[发明专利]基于线结构光的截面曲线特征检测方法及其应用

说明书

本发明公开了一种基于线结构光的截面曲线特征检测方法及应用，该方法的检测步骤包括先沿支架X轴从圆柱体向待测物移动线结构光装置采集轮廓数据，对圆柱体轮廓数据进行圆拟合，并将轮廓数据转换至圆柱体轮廓数据的数据坐标系下；然后转动转台180°后沿支架X轴从圆柱体向待测物移动线结构光装置采集轮廓数据，对圆柱体轮廓数据进行圆拟合，并将轮廓数据转换至圆柱体轮廓数据的数据坐标系下；最后根据几何关系将轮廓数据转换至同一数据坐标系中。通过本发明进行数据采集及拼接，数据采集次数少，节省检测时间；运动控制简单，只涉及到平移轴的移动以及转台的一次转动；坐标转换处理方便；能测量大部分待测物的截面，实现截面曲线特征检测。

技术领域

本发明涉及截面曲线特征检测领域，具体涉及一种基于线结构光的截面曲线特征检测方法及其应用。

背景技术

叶片作为航空发动机、燃机、汽轮机等设备中的关键零部件，承担着将热能转化为机械能的重要任务，叶片的形状及质量直接影响整机的能量转换效率和使用寿命。叶片因其型面为不规则曲面且不同截面高度的型线轮廓不相同给叶片检测工作增加了难度。

目前，常用的检测方法为标准样板法和三坐标测量法，标准样板法用于叶片加工过程的质量控制，测量精度低，劳动强度大。三坐标测量法常用于产品终检，为接触式测量，通过采集被测叶片表面上点的坐标，经过软件将采集的点进行处理后得到所需要的参数。三坐标测量法具有很强的通用性、精度高、测量范围大等优点，且测量时不受物体表面质量的粗糙度、颜色等因素的影响；但是存在测量效率低、测量成本高等缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种测量效率高且可获取截面信息的基于线结构光的截面曲线特征检测方法，并将该方法具体应用到叶片截面信息检测中。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

基于线结构光的截面曲线特征检测方法，包括如下步骤：

(1)检测装置及标定

将线结构光装置安装在可沿空间坐标X、Y、Z轴平移的支架上，并对线结构光装置的位姿进行标定；沿线结构光装置发射出激光面的方向上安装有可绕自身Z轴转动的转台，对转台的转台面进行标定；

(2)待测物和圆柱体安装

将待测物和圆柱体安装在转台的转台面上，沿线结构光装置发射出激光面的方向上圆柱体和待测物互不遮挡，并对待测物的轴线进行标定；

(3)待测物截面曲线特征检测

a、沿支架Z轴移动线结构光装置使激光面位于待测物的截面高度上；

b、沿支架X轴从圆柱体向待测物移动线结构光装置采集多组轮廓数据，对采集的圆柱体轮廓数据进行圆拟合，得到圆心坐标C1，并将多组轮廓数据转换至圆柱体轮廓数据对应的数据坐标系M0-xy中得到数据集M；

c、转动转台180°后沿支架X轴从圆柱体向待测物移动线结构光装置采集多组轮廓数据，对采集的圆柱体轮廓数据进行圆拟合，得到圆心坐标C2，并将多组轮廓数据转换至圆柱体轮廓数据对应的数据坐标系N0-xy中得到数据集N；

d、根据圆心坐标C1和C2将数据集N的轮廓数据转换至数据坐标系M0-xy中，进而将两个数据集M和N拼接在一起，从而实现待测物截面曲线特征检测。

进一步地，步骤(3)b和c移动线结构光装置每次移动步长小于等于线结构光装置的宽度方向最小测量范围。

进一步地，所述圆柱体的高度大于等于待测物的高度。