[发明专利]航空发动机涡轮叶片气膜孔轴线方向检测方法

权利要求书

1.一种航空发动机涡轮叶片气膜孔轴线方向检测方法，其特征在于，采用带有线激光传感器的五轴线激光检测平台采集待测叶片表面三维激光点云数据，然后由法矢量精度提升算法从点云数据中确定最优邻近点个数，并在此基础上通过邻近点平面拟和确定点云单位法矢量；进一步通过基于误差敏感方向的高斯映射变换处理算法增加反向法矢量簇，使得在轮廓带所在平面内，点云高斯映射的像以原点为中心点均匀分布；再根据轮廓带基于误差敏感方向计算得到拟和平面法向量初值，最后通过随机一致性采样算法进行高斯映射轮廓带平面拟和得到的平面法向量，即气膜孔轴线方向；

所述的轮廓带，由于线激光传感器测量原理限制，无法获取完整气膜孔入口坑道处扫描点云数据，实际测量点云数目少，为气膜孔部分壁面点云数据，通过对其高斯映射得到形状近似为半圆形的轮廓带。

2.根据权利要求1所述的航空发动机涡轮叶片气膜孔轴线方向检测方法，其特征是，所述的待测叶片表面三维激光点云数据具体为：asc格式点云数据，各点测量结果反应该点处高度信息，气膜孔区域数据采集抗干扰能力强，点云数据中包含噪点数目较少；

所述的线激光传感器的相邻测量点之间间隔为0.02mm。

3.根据权利要求1所述的航空发动机涡轮叶片气膜孔轴线方向检测方法，其特征是，所述的法矢量精度提升算法，基于针对高斯映射变换处理算法提取的气膜孔轴向提取效果评价函数V(K)，即其中：D(i)为基于高斯映射算法提取的第i个气膜孔轴向，G(i)为Geomagic Studio软件提取的第i个气膜孔轴向；K为法矢量求解过程中，某点处邻近点个数；V(K)为邻近点个数为K时的轴向提取效果评价函数，具体包括：①针对滤波后的点云数据，通过邻近点个数初值为K的邻近点法计算点云法矢量；②通过高斯映射变换处理算法和随机一致性采样算法确定邻近点个数为K时的轴线方向；③通过轴向提取效果评价函数，判断邻近点个数为K时的轴向提取效果评价函数V(K)是否符合轴向提取精度；④当不符合精度要求时将邻近点个数另取为K＝K+d，其中：d为下一次邻近点增加个数，并重复步骤②、③、④，直至精度符合要求时确定最优邻近点个数。

4.根据权利要求1所述的航空发动机涡轮叶片气膜孔轴线方向检测方法，其特征是，所述的邻近点平面拟和是指：根据法矢量精度提升得到的最优邻近点个数，对激光扫描原始点云进行最小二乘法平面拟和处理得到点云单位法矢量。

5.根据权利要求1所述的航空发动机涡轮叶片气膜孔轴线方向检测方法，其特征是，所述的基于误差敏感方向的高斯映射变换处理算法是指：通过调整点云法矢量的方向，以对精度影响程度最大方向为误差敏感方向，增加反向法矢量簇，使得正向、反向法矢量的点数占比均等，高斯映射变换处理后形状为一圆形轮廓带，使得在轮廓带所在平面内，点云高斯映射的像以原点为中心点均匀分布，轮廓带上的点在平面拟和误差敏感方向间隔较远，进而提高气膜孔轴向提取精度。

6.根据权利要求1所述的航空发动机涡轮叶片气膜孔轴线方向检测方法，其特征是，所述的高斯映射变换处理算法是指：基于点云单位法矢量，将自由曲面点云映射至单位球面上；

由于线激光传感器测量原理限制，无法获取完整气膜孔入口坑道处扫描点云数据，实际测量点云数目少，为气膜孔部分壁面点云数据；其高斯映射得到的轮廓带形状近似为半圆形，轮廓带上的点在平面拟和误差敏感方向分布密集，因此采用基于误差敏感方向的高斯映射轮廓带对称化算法，减小误差敏感方向并提高轴向提取精度。

7.根据权利要求1所述的航空发动机涡轮叶片气膜孔轴线方向检测方法，其特征是，所述的随机一致性采样算法，即迭代地从一组包含离群点的被观测数据中估算数学模型的参数代替最小二乘法，对轮廓带点云进行平面拟和，并基于误差敏感方向确定拟合平面法向量初值。