面向航空发动机叶片三维测量的双向非均匀条纹生成算法研究

【类型】学位论文

【作者】易丹 

【关键词】 梯形条纹,三维测量 双向非均匀条纹生成算法 双频解相位 格雷码

【摘要】随着航空工业的飞速发展,航空飞行器保有量逐年增长,航空飞行器维修产业越来越受到重视。发动机叶片是航空飞行器中的关键零部件,因其具有数量多、形状复杂、制造成本高、易损坏等特点,已成为维修产业的重点修复对象。在航空发动机叶片自动焊接修复装备中,叶片三维形貌测量能够获得叶片三维尺寸,为叶片精密焊接修复提供数据依据,因此研究叶片三维测量技术具有重大意义。在叶片相位轮廓测量系统中,向参考平面倾斜投影横、纵向均匀条纹时,会得到周期渐变的非均匀条纹,从而导致相位展开结果中像素-相位之间的非线性关系,造成测量误差。针对这一问题,提出了双向非均匀条纹生成算法。提出了纵向分段非均匀正弦条纹生成算法,生成的非均匀条纹像素-相位之间满足分段非线性关系,从而改善投影结果中像素-相位的非线性关系。对平面进行仿真实验证明,这种非均匀条纹测量误差均值为0.4882mm,均匀条纹测量误差均值为3.0648mm。对拱桥进行仿真对比实验证明,投影纵向分段非均匀正弦条纹测得拱桥对称度误差范围为0.23%-2.31%,投影均匀条纹对称度误差范围为24%-27%。因此投影分段非均匀正弦条纹能够提高测量精度。提出了纵向分段非均匀格雷码-梯形条纹生成算法。通过对平面的仿真实验证明,投影该种非均匀条纹能够明显改善条纹投影结果的不均匀性。提出了横向分区非均匀条纹生成算法,生成的非均匀条纹像素-相位之间满足分区非线性关系,从而改善投影结果中像素-相位的非线性关系。对平面进行仿真实验证明,投影该种非均匀条纹测量误差均值为0.4099mm,均匀条纹测量误差均值为2.5235mm。对高度为50mm的球体进行仿真实验证明,投影均匀条纹的测量结果对称度误差范围为3.1%-9.3%,投影分区非均匀条纹时,对称度误差范围为0.03%-1.6%。因此,横向分区非均匀正弦条纹能够明显提高测量精度。利用纵向均匀和分段非均匀正弦条纹投影,对叶片进行了仿真实验和实际实验,能够得到叶片面型点云数据。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】河北工业大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】戴士杰

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