[发明专利]一种航空发动机损伤叶片三维数字散斑造型方法

说明书

一种航空发动机损伤叶片三维数字散斑造型方法。其包括建立航空发动机损伤叶片三维数字散斑测量系统、双目摄像机标定、散斑制作、测量分区、回旋待测散斑损伤叶片并采集图像、同名散斑点匹配、各分区坐标系下空间散斑点三维坐标求解、全局坐标系下空间散斑点三维坐标求解、三维空间坐标曲面拟合和三维数字建模等步骤。本发明方法能够高精度、高效率、全场非接触地测量损伤叶片的三维形貌特征，构造三维空间模型。其意义在于造型后的损伤叶片比对标准叶片尺寸参数，利用数字再制造技术对其进行修复，从而可缩短送修周期、减少修复费用，降低发动机维护成本。

技术领域

本发明属于双目视觉三维数字散斑测量技术领域，特别是涉及一种航空发动机损伤叶片三维数字散斑造型方法。

背景技术

随着我国民航运输业的迅速发展，飞机航行安全问题受到越来越多的关注。统计资料表明，航空发动机作为飞机的最核心部件，其叶片在高温高压的恶劣环境下长时间工作很容易发生损伤，进而影响发动机的性能，由此埋下飞行安全隐患。

国内相关航空机械制造装备行业起步较晚，作为发动机核心零件的叶片损伤后一般送到国外进行维修，因此费用高，耗时长，从而造成巨大的经济损失。因此，研究航空发动机损伤叶片测量造型新方法，能够减少国内损伤叶片修复费用，从而降低发动机维护成本。

目前对于航空发动机叶片的测量技术通常分为两类。其一，基于单点测量及逐点测量的接触式测量方法，如标准样本法、自动绘图法和三坐标法等。其中标准样本法是用于叶片成品检测的方法，只能定性地检测零件是否合格，并且一个样板只对应于某叶片相应截面的一条型线，测量精度低、成本高；自动绘图测量法的仪器体积庞大且操作不方便，只适合于零件的抽检；三坐标法的测量精度高，但测量效率低，成本高，且无法获取叶片的整体三维形貌参数。其二，基于非接触式测量的方法，如光学投影法、光切法和结构光法等。光学投影测量法受客观因素影响较多，测量精度低，适合叶片半成品型面的检测；结构光法所采用的激光易被抛光后的叶片镜面反射，同时为了实现不同部位测量数据的拼接，该方法必须在被测叶片外部粘贴一定数量的编码标志点，这些都限制了该方法的实用性。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种航空发动机损伤叶片三维数字散斑造型方法。

为了达到上述目的，本发明提供的航空发动机损伤叶片三维数字散斑造型方法包括按顺序进行的下列步骤：

步骤1)建立航空发动机损伤叶片三维数字散斑测量系统：所述的系统包括测量旋转台、两个摄像机、同步频闪控制装置和计算机；其中：测量旋转台为放置待测散斑损伤叶片的可控旋转平台；摄像机为包含照明光源和摄像头的图像采集装置，两个摄像机分别置于测量旋转台两侧；同步频闪控制装置为图像采集同步控制装置，分别与两个摄像机相连接，用于实现两个摄像机的图像同步采集；计算机分别与两个摄像机、测量旋转台相连接，通过两个摄像机采集待测散斑损伤叶片的图像信息并进行处理；

步骤2)双目摄像机标定：将上述系统中的左右两个摄像机的主光轴的夹角设定为60°；根据双目立体视觉原理，对两个摄像机进行系统标定，获取其内外参数，得到摄像机投影矩阵；

步骤3)散斑制作：在待测损伤叶片的表面喷涂黑白哑光漆，形成三维随机空间散斑点，由此制成待测散斑损伤叶片；

步骤4)测量分区：由测试人员将待测散斑损伤叶片的表面划分成多个分区并排序，并且相邻分区间互有重叠；

步骤5)回旋待测散斑损伤叶片并采集图像：将待测散斑损伤叶片放置在航空发动机损伤叶片三维数字散斑测量系统的测量旋转台上，并随受计算机控制的测量旋转台间歇性旋转；在计算机的控制下，利用同步频闪控制装置控制两个摄像机依次同步采集待测散斑损伤叶片上各个分区的图像，并传送给计算机；