航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片長(zhǎng)期工作在高溫高壓的涵道中,容易發(fā)生斷裂、劃道、形變等損傷。損傷葉片增材修復(fù)的關(guān)鍵是對(duì)其進(jìn)行三維數(shù)字建模,模型的精度直接影響到熔覆制造的質(zhì)量�；诤娇瞻l(fā)動(dòng)機(jī)葉片的空間扭轉(zhuǎn)特征,提出了一種非接觸式的激光交疊式三維重建方法。利用掃描策略中線激光測(cè)頭與葉片相對(duì)位置的特征矩陣初始化點(diǎn)云配準(zhǔn)參數(shù),通過(guò)分配權(quán)值縮小源點(diǎn)云規(guī)模,對(duì)迭代最近點(diǎn)算法進(jìn)行優(yōu)化。最后對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行精簡(jiǎn)、網(wǎng)格化,建立了損傷葉片的三維模型。在配準(zhǔn)過(guò)程中,分析了點(diǎn)云塊的交疊率對(duì)模型精度的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)交疊率為50%時(shí),采集時(shí)間短、信息完整度高,通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)量塊階梯驗(yàn)證了模型的測(cè)量精度為10μm,滿足損傷葉片重建模型的精度要求。 

【文章來(lái)源】：激光與光電子學(xué)進(jìn)展. 2020,57(16)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：9 頁(yè)

【部分圖文】：

葉片曲面的區(qū)域劃分

以葉盆曲面為例，用標(biāo)定好的激光測(cè)頭垂直葉片軸面進(jìn)行連續(xù)平掃，采集當(dāng)前曲面的輪廓高度信息。線激光三角測(cè)頭的輪廓測(cè)量原理如圖2所示。三角測(cè)頭的光路根據(jù)沙姆定律（Scheimpflug principle）和直射式激光三角法進(jìn)行設(shè)計(jì)[12]。線激光束經(jīng)準(zhǔn)直透鏡垂直投射至葉盆曲面，葉片表面的散射光經(jīng)匯聚透鏡在互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體（CMOS）探測(cè)器的光敏面上成像。過(guò)葉片垂直旋轉(zhuǎn)軸的軸心線建立垂直于線激光投射方向的基準(zhǔn)零面S，此時(shí)葉片表面的輪廓線信息向量為Δh（[Δh1，…，Δhi，…，Δhn]T），其中，每點(diǎn)相對(duì)于S的高度±Δhi可表示為

重復(fù)步驟1）～步驟4），完成整個(gè)葉面范圍的測(cè)量。垂直平面（基準(zhǔn)面S）建立激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)的O-XYH三維坐標(biāo)系，圖3為該坐標(biāo)系的XOY二維視角，每塊區(qū)域的點(diǎn)云坐標(biāo)由（xij,yj,hij）表示，其中i和j分別為點(diǎn)云塊的序號(hào)和當(dāng)前點(diǎn)云塊中的幀序號(hào)。由于葉片表面的曲率變化復(fù)雜，當(dāng)線激光投射至葉片表面時(shí)會(huì)發(fā)生不同程度的變形。尤其在相鄰兩塊A×B采樣范圍內(nèi)曲率相差很大時(shí)，會(huì)導(dǎo)致輪廓信息量不均勻以及邊緣信息缺失。可通過(guò)交疊式掃描解決該問(wèn)題，定義每次采樣范圍的交疊率ROA為理想情況下，D=A/2時(shí)，ROA=50%，相鄰兩組數(shù)據(jù)塊中均存在一半的重復(fù)區(qū)域，數(shù)據(jù)的完整性最優(yōu)；當(dāng)ROA>50%時(shí)，相鄰兩組及以上的數(shù)據(jù)塊都有重復(fù)區(qū)域，會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)出現(xiàn)過(guò)多冗余；當(dāng)ROA<50%時(shí)，相鄰兩組數(shù)據(jù)塊的交疊區(qū)域較少，會(huì)導(dǎo)致無(wú)法獲取完整的葉面信息。因此選取合適的ROA，不僅可以解決輪廓線邊緣數(shù)據(jù)丟失的問(wèn)題，還可為葉片單面的點(diǎn)云塊配準(zhǔn)提供重疊特征。

【參考文獻(xiàn)】：
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