本文關鍵詞：基于面結構光的航空發(fā)動機葉片三維測量研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：航空發(fā)動機被稱為飛機的“心臟”，葉片是航空發(fā)動機的關鍵部件，，由于葉片必須具有精確的尺寸、準確的形狀，所以葉片的三維測量顯得尤為重要。盡管國內(nèi)外關于葉片三維測量的方法很多，每種方法都有各自的特點，但從測量精度、測量速度以及測量成本等方面綜合考慮，這些方法都存在各自的局限和不足。因此如何找到一種高精度、高效率、低成本的三維測量方法是目前航空發(fā)動機葉片領域的研究熱點。本課題提出了基于面結構光的葉片三維測量。由于該方法是基于面掃描的方式，測量精度較高，測量速度很快，測量成本低，能夠有效的實現(xiàn)葉片三維測量。 本課題對基于面結構光的葉片三維測量的相關理論和方法做了深入的分析。選擇了對復雜表面解相位效果較好，適用性廣泛的時間編碼方法。并采用了時間編碼方法中能夠同時提高分辨率和準確度的組合編碼。主要研究了以下內(nèi)容： 首先，研究了7幅格雷編碼與四步相移法結合的葉片三維測量。搭建了基于三角法的葉片三維測量實驗系統(tǒng)；采用了平面棋盤標定法完成了攝像機內(nèi)部參數(shù)和外部參數(shù)的標定；應用了7幅格雷編碼圖案與四步相移法結合的組合編碼實現(xiàn)了葉片三維測量。包括：光柵條紋編碼、圖像采集以及解相位。此方法涉及的關鍵技術：一、葉片格雷編碼圖案二值化，與葉片圖案能否進行正確的解相位直接相關。二、周期錯位的校正；采用了基于標志點的圖像拼接技術以及相關軟件處理，最終獲得了葉片三維模型。 其次，研究了4幅編碼條紋圖案與四步相移法結合的葉片三維測量。面結構光技術的關鍵是解相位。為此，在保證質量的前提下，提高解相位速度成為實現(xiàn)葉片三維測量的關鍵問題。而格雷編碼是通過設計一個獨一無二的碼字分配給每個2π相位變化的周期。每個碼字由二進制序列組成，不同時期碼字的變化按照格雷編碼規(guī)則確定。所以本課題研究并提出了一種新的解相位方法。與格雷編碼不同的是此方法設計了4幅編碼條紋圖案與四步相移法結合的組合編碼，將碼字嵌入到相位來確定光柵條紋周期次數(shù)，獲得絕對相位的過程。并在實驗室環(huán)境條件下對葉片進行了實驗研究及仿真。由于該編碼方法簡單，易于實現(xiàn)，因此能快速的實現(xiàn)葉片解相位。 實驗結果表明該方法同時實現(xiàn)了航空發(fā)動機葉片高精度、高效率、低成本的三維測量，測量精度達到了0.03mm。
【關鍵詞】：三維測量 葉片 面結構光 組合編碼 解相位
【學位授予單位】：南昌航空大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：V232.4;TP391.41
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-16
• 1.1 課題研究背景9-11
• 1.2 課題研究意義11-13
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-15
• 1.4 課題來源及研究的內(nèi)容15-16
• 第2章 三維測量技術16-24
• 2.1 接觸式三維測量17
• 2.2 非接觸式三維測量17-24
• 2.2.1 面結構光法18-24
• 2.2.1.1 時間編碼18-22
• 2.2.1.2 空間編碼22-23
• 2.2.1.3 直接編碼23
• 2.2.1.4 編碼方法總結23-24
• 第3章 基于面結構光的葉片三維測量原理24-35
• 3.1 三角法系統(tǒng)結構24-25
• 3.2 格雷編碼與相移法結合原理25-29
• 3.2.1 相移編碼25-27
• 3.2.1.1 四步相移法25-26
• 3.2.1.2 解相位26-27
• 3.2.2 格雷編碼27-28
• 3.2.3 格雷編碼與相移法結合28-29
• 3.3 葉片 解相位的實現(xiàn)29-34
• 3.3.1 葉片格雷編碼圖像處理29-31
• 3.3.2 葉片解碼31-33
• 3.3.2.1 相移編碼的解碼32
• 3.3.2.2 格雷編碼的解碼32-33
• 3.3.2.3 相位解包裹33
• 3.3.3 周期錯位校正33-34
• 3.4 葉片三維點云34
• 3.5 本章小結34-35
• 第4章 葉片格雷編碼與相移法結合的三維測量實驗及仿真35-45
• 4.1 實驗系統(tǒng)35-36
• 4.2 系統(tǒng)標定36-37
• 4.3 實驗過程及仿真結果37-44
• 4.3.1 葉片37
• 4.3.2 葉片截斷相位37-39
• 4.3.3 葉片解碼周期39-41
• 4.3.4 葉片絕對相位41-43
• 4.3.5 葉片投射角劃分43
• 4.3.6 葉片三維模型43-44
• 4.4 本章小結44-45
• 第5章 改進型葉片解相位原理45-51
• 5.1 光柵投影法系統(tǒng)結構45-46
• 5.2 相移法46-47
• 5.2.1 四步相移法46-47
• 5.2.2 解相位47
• 5.3 編碼條紋圖案47-49
• 5.4 編碼條紋圖案與相移法結合49-50
• 5.5 本章小結50-51
• 第6章 改進型葉片解相位實驗及仿真51-56
• 6.1 葉片截斷相位51-52
• 6.2 葉片解碼周期52-54
• 6.3 葉片絕對相位54
• 6.4 葉片三維輪廓54-55
• 6.5 本章小結55-56
• 第7章 結論及誤差分析56-59
• 7.1 結論56
• 7.2 誤差分析56-59
• 7.2.1 光學成像誤差56-57
• 7.2.2 計算方法誤差57
• 7.2.3 照明誤差57
• 7.2.4 圖像噪聲誤差57-59
• 第8章 總結與展望59-60
• 8.1 總結59
• 8.2 展望59-60
• 參考文獻60-64
• 致謝64-65
• 發(fā)表論文情況說明65-66

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 呂乃光;孫鵬;婁小平;韓建棟;;結構光三維視覺測量關鍵技術的研究[J];北京信息科技大學學報(自然科學版);2010年01期

2 劉建偉;梁晉;梁新合;劉強;;大型水輪機葉片快速檢測的新方法[J];光電工程;2009年08期

3 王亞元;;基于數(shù)字攝影的光學三維測量技術[J];工具技術;2005年12期

4 石照耀;韋志會;;精密測頭技術的演變與發(fā)展趨勢[J];工具技術;2007年02期

5 郝煜棟,趙洋,李達成;光柵投影式輪廓測量中兩種誤差的分析[J];光學學報;2000年03期

6 潘偉,趙毅,阮雪榆;結構光測量中獲取高精度相位的新方法[J];光學學報;2004年05期

7 張啟燦,蘇顯渝,曹益平,李勇,向立群,陳文靜;利用頻閃結構光測量旋轉葉片的三維面形[J];光學學報;2005年02期

8 彭翔;韋林彬;邱文杰;田勁東;;廣義條紋圖序列編碼的相位重建[J];光學學報;2006年08期

9 張宏偉,張國雄,李真,劉征;飛機發(fā)動機葉片的非接觸測量[J];航空精密制造技術;2004年04期

10 孫護國,霍武軍;航空發(fā)動機渦輪葉片的檢測技術[J];航空發(fā)動機;2002年01期

  本文關鍵詞：基于面結構光的航空發(fā)動機葉片三維測量研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：344025