基于面結(jié)構(gòu)光的航空發(fā)動機葉片三維測量研究.pdf

1、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(guān)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(guān)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(lǐng)域的研究熱點。本課題提出了基于面結(jié)構(gòu)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

2、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(jié)構(gòu)光的葉片三維測量的相關(guān)理論和方法做了深入的分析。選擇了對復(fù)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(jié)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(biāo)定法完成了攝像機內(nèi)部參數(shù)和外部參數(shù)的標(biāo)

3、定；應(yīng)用了7幅格雷編碼圖案與四步相移法結(jié)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(guān)鍵技術(shù)：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(guān)。二、周期錯位的校正；采用了基于標(biāo)志點的圖像拼接技術(shù)以及相關(guān)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(jié)合的葉片三維測量。面結(jié)構(gòu)光技術(shù)的關(guān)鍵是解相位。為此，在保證質(zhì)量的前提下，提高解相位速度成為實

4、現(xiàn)葉片三維測量的關(guān)鍵問題。而格雷編碼是通過設(shè)計一個獨一無二的碼字分配給每個π2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(shè)計了4幅編碼條紋圖案與四步相移法結(jié)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