【摘要】：隨著中國制造2025行動綱領(lǐng)的發(fā)布,越來越多的制造業(yè)開始進(jìn)行轉(zhuǎn)型升級,“互聯(lián)網(wǎng)+汽車”、“互聯(lián)網(wǎng)+制造”、“智能生產(chǎn)”、“無人工廠”成了現(xiàn)在比較流行的新穎理念,同時也代表著未來中國制造業(yè)的發(fā)展目標(biāo),通過大眾創(chuàng)業(yè),萬眾創(chuàng)新的創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略將使中國的制造業(yè)由大向強(qiáng)、由低端向高端的必然轉(zhuǎn)變。,相比于西方歐美的工業(yè)強(qiáng)國,其高端制造業(yè)的自動化檢測的普及率已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過我國的制造業(yè),隨著我國制造業(yè)的不斷升級改造,制造企業(yè)的自動化檢測的需求也將越來越旺盛。其中對于航空工業(yè)等高精尖領(lǐng)域來說,三維測量技術(shù)的發(fā)展將推動著這些領(lǐng)域的生產(chǎn)、檢測、維修等方面的發(fā)展,并可提升效率、降低成本以及提高產(chǎn)品的使用壽命,因此三維測量技術(shù)將日益成為了測量研究的重點(diǎn),關(guān)注測量的痛點(diǎn)與難點(diǎn),通過創(chuàng)新性的科研研究相關(guān)技術(shù)、突破原有技術(shù)的局限性以滿足實(shí)際的測量需求。研究光學(xué)測量技術(shù)的各種原理,并將配合各種精密的光學(xué)儀器,組合成一個三維測量系統(tǒng)。其中三維數(shù)據(jù)掃描機(jī)就是經(jīng)典的光學(xué)測量技術(shù)應(yīng)用的一個成功典范。但是傳統(tǒng)的三維數(shù)據(jù)掃描機(jī)都有其各自的局限性,例如采用激光與相機(jī)相結(jié)合的實(shí)時的同步掃描以及實(shí)時數(shù)據(jù)采集,這對激光的質(zhì)量和相機(jī)的實(shí)時采集性能要求非常高,過于依靠他們之間的緊密協(xié)同從而使得其不能達(dá)到測量高精度的要求,導(dǎo)致三維測量技術(shù)的優(yōu)勢無法發(fā)揮。面對三維數(shù)據(jù)掃描機(jī)的各種性局限性問題,本文將在測量方面對傳統(tǒng)的三維數(shù)據(jù)掃描機(jī)進(jìn)行一定的改進(jìn),通過采用光譜共焦位移傳感器搭建出一套新式的三維數(shù)據(jù)掃描機(jī),相比于改進(jìn)前會有測量精度與穩(wěn)定性方面的提升。本文將使用該三維數(shù)據(jù)掃描機(jī)對航空發(fā)動機(jī)渦輪葉片進(jìn)行測量,并對其采集而來的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理以及對前緣部分的二次曲線建模。本文的主要工作在建模方面,詳細(xì)地通過對以往算法的介紹與研究,了解其優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn),針對其缺點(diǎn)研發(fā)了一種新式的建模算法;由于葉片前緣可以看做是一段切線與一段圓弧或貝塞爾曲線的結(jié)合,而以往的算法主要是用圓擬合與直線擬合相結(jié)合的方式建模,因此如果遇到航空發(fā)動機(jī)葉片前緣結(jié)構(gòu)中含有的是非圓弧線或者是貝塞爾曲線段的情況,以往的算法就不能很好地適應(yīng)這種變化,因此本文將基于直線黑塞范式的直線擬合與基于貝塞爾曲線的曲線擬合的兩種擬合相結(jié)合對葉片前緣截面進(jìn)行二次曲線建模;同時為了驗(yàn)證本文算法的效果,將利用大量的模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)即同時用本文算法與一種傳統(tǒng)算法對數(shù)據(jù)進(jìn)行建模,以此比較本文算法與傳統(tǒng)算法,通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)本文算法與傳統(tǒng)針對圓弧型的葉片前緣的建模算法相比具有應(yīng)用范圍廣、精度高、穩(wěn)定性強(qiáng)等優(yōu)勢。本文所論述的工作內(nèi)容主要有:查閱相關(guān)文獻(xiàn)(包括國內(nèi)的、國外的文獻(xiàn)),分析了幾種接觸式與非接觸式的三維光學(xué)測量法。調(diào)研現(xiàn)有對圓弧型、貝塞爾曲線型的渦輪葉片前緣建模的研究現(xiàn)狀,相應(yīng)的已有建模算法的優(yōu)缺點(diǎn)、應(yīng)用范圍以及具體實(shí)現(xiàn)步驟。詳細(xì)介紹新式三維掃描系統(tǒng)的各個系統(tǒng)組成部分。在這一章節(jié)中,敘述了控制平臺的x、y、z軸等三維運(yùn)動控制能力、光譜共焦傳感器的詳細(xì)技術(shù)參數(shù)、以及計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集處理軟件的設(shè)計(jì)。對本文提出的建模算法的相關(guān)原理進(jìn)行詳細(xì)論述,分析直線黑塞范式與貝賽爾曲線的優(yōu)缺點(diǎn),將貝塞爾曲線擬合與直線擬合結(jié)合實(shí)際情況應(yīng)用于葉片前緣的建模中以及進(jìn)行相關(guān)改進(jìn)以提高建模算法的精度與穩(wěn)定性。詳細(xì)介紹本文提出的算法相關(guān)操作流程,并與目前存在的建模算法(基于自適應(yīng)迭代最小二乘的葉片后緣參數(shù)估計(jì))相比較,通過對模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,比較兩種算法對非圓弧型的葉片前緣的擬合效果的優(yōu)劣性,并同時驗(yàn)證本文算法的可行性以及建模效果等。
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：V232.4
【圖文】：

圖 2-4 三維數(shù)據(jù)掃描系統(tǒng)實(shí)物圖Figure 2-4 3D data scanning system physical map示的是三維數(shù)據(jù)掃描機(jī)系統(tǒng)實(shí)物分布圖，其中 1 所指的是 z 方向軌平臺，主要用于控制調(diào)節(jié)光譜共焦位移傳感器與被測物體之，為頂部支架的旋鈕，可配合電動電機(jī)來微調(diào)位移傳感器的高數(shù)據(jù)采集處理軟件設(shè)計(jì)課題組研究的要求，我們專門設(shè)計(jì)并編寫了一個應(yīng)用于三維數(shù)理軟件；主要負(fù)責(zé)各個器件的協(xié)調(diào)協(xié)同工作、數(shù)據(jù)采集工作以行相應(yīng)的分析處理。設(shè)計(jì)環(huán)境及工具介紹

軟件的工作模式有兩種，分別是檢測模式與采集模式；圖2-5 表示的即為軟件的測量流程。其中采集模式采集的數(shù)據(jù)是最原始、最真實(shí)的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，沒有經(jīng)過任何算法的預(yù)處理，其主要作用是數(shù)據(jù)的采集、顯示以及儲存；同時，其測量的數(shù)據(jù)結(jié)果可以被當(dāng)作一個反饋，讓研究人員可以對傳感器位置、光源亮度等參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，以獲取三維測量系統(tǒng)的最佳測量精度。而檢測模式被設(shè)計(jì)主要用于對采集的三維數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，包括圖像去噪、獲取葉片截面數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)分割等操作，最終實(shí)現(xiàn)對葉片截面的二次曲線建模。該軟件有效地將三維數(shù)據(jù)掃描機(jī)與后期的建模工作相結(jié)合，既加入了自動檢測方便操作又提升了實(shí)驗(yàn)的效率。圖 2-5 測量流程圖Figure 2-5 Measurement Flow Chart

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本文編號：2737109