面向航空发动机叶片三维测量的双向非均匀条纹生成算法研究

摘要

随着航空工业的飞速发展，航空飞行器保有量逐年增长，航空飞行器维修产业越来越受到重视。发动机叶片是航空飞行器中的关键零部件，因其具有数量多、形状复杂、制造成本高、易损坏等特点，已成为维修产业的重点修复对象。在航空发动机叶片自动焊接修复装备中，叶片三维形貌测量能够获得叶片三维尺寸，为叶片精密焊接修复提供数据依据，因此研究叶片三维测量技术具有重大意义。
　　在叶片相位轮廓测量系统中，向参考平面倾斜投影横、纵向均匀条纹时，会得到周期渐变的非均匀条纹，从而导致相位展开结果中像素-相位之间的非线性关系，造成测量误差。针对这一问题，提出了双向非均匀条纹生成算法。
　　提出了纵向分段非均匀正弦条纹生成算法，生成的非均匀条纹像素-相位之间满足分段非线性关系，从而改善投影结果中像素-相位的非线性关系。对平面进行仿真实验证明，这种非均匀条纹测量误差均值为0.4882mm，均匀条纹测量误差均值为3.0648mm。对拱桥进行仿真对比实验证明，投影纵向分段非均匀正弦条纹测得拱桥对称度误差范围为0.23％-2.31%，投影均匀条纹对称度误差范围为24%-27%。因此投影分段非均匀正弦条纹能够提高测量精度。
　　提出了纵向分段非均匀格雷码-梯形条纹生成算法。通过对平面的仿真实验证明，投影该种非均匀条纹能够明显改善条纹投影结果的不均匀性。
　　提出了横向分区非均匀条纹生成算法，生成的非均匀条纹像素-相位之间满足分区非线性关系，从而改善投影结果中像素-相位的非线性关系。对平面进行仿真实验证明，投影该种非均匀条纹测量误差均值为0.4099mm，均匀条纹测量误差均值为2.5235mm。对高度为50mm的球体进行仿真实验证明，投影均匀条纹的测量结果对称度误差范围为3.1%-9.3%，投影分区非均匀条纹时，对称度误差范围为0.03%-1.6%。因此，横向分区非均匀正弦条纹能够明显提高测量精度。
　　利用纵向均匀和分段非均匀正弦条纹投影，对叶片进行了仿真实验和实际实验，能够得到叶片面型点云数据。

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缩略词注释

第一章 绪论

1.1 课题来源、研究背景及研究意义

1.2 叶片三维测量技术国内外研究现状

1.3 非均匀条纹研究意义及研究现状

1.4 论文主要研究内容

第二章 光栅投影三维测量系统原理

2.1 引言

2.2 光栅投影三维测量系统模型

2.3 相位提取技术

2.4 相位展开技术

2.5 相交轴投影测量系统标定技术

2.6 本章小结

第三章 纵向分段非均匀条纹生成原理研究

3.1 引言

3.2 纵向分段非均匀正弦条纹生成方法及应用

3.3 纵向分段非均匀格雷码-梯形条纹生成算法

3.4 本章小结

第四章 横向分区非均匀条纹生成原理

4.1 引言

4.2 投影横向均匀正弦光栅条纹误差分析

4.3 横向分区非均匀光栅条纹生成方法

4.4 横向分区非均匀光栅条纹仿真实验

4.5 本章小结

第五章 基于非均匀条纹投影的叶片点云数据采集实验

5.1 引言

5.2 点云数据采集系统

5.3叶片点云数据采集实验

5.4 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 全文总结

6.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间所取得的相关科研成果

致谢