基于数字光栅投影的叶片轮廓三维测量关键技术研究
发布时间：2021-07-29 10:57
航发叶片作为国之重器航空发动机的关键核心,对叶片进行高效高精度的检测变得愈发重要。传统三坐标测量方法难以胜任叶片复杂轮廓的高效测量,使用具有快速测量特点的结构光方法检测叶片成为一种重要趋势。而现有的叶片高精度结构光测量系统多被国外产品垄断,难以为叶片相关制造企业所普及。在此背景下,本文结合双目视觉理论和结构光栅投影方法,对叶片轮廓三维测量的关键技术进行研究。本文的主要研究内容包括:（1）研究了双目视觉系统的测量理论,分别对双目相机的极线约束条件和立体矫正理论进行推导,分析了不同光轴情况下的视差求解模型,主要研究了交叉光轴情况下的点云求解原理。然后对系统中相机和三维空间的坐标关系转换进行推导,分别利用张正友标定法和逆相机法对左右相机和投影仪进行标定,最后通过分析张正友方法发现了系统标定优化尚存问题,并根据标定误差模型提出基于外参约束的系统标定优化方法。（2）研究并分析比较格雷码结构光和正弦光栅结构光的投影原理,进一步推导了四步相移法的解相位原理。主要展开对基于非连续性路径的可靠性排序解相位算法的研究,并在此基础上对其改进,提出基于多鸽巢自适应排序的快速解相位方法,不但有效避免了解相过程中...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
航空发动机叶片
第一章绪论3图1-2光学投影法测量在航发叶片的生产加工中需要保证叶片表面粗糙度满足工业要求，一般常使用干涉技术[17]对其进行测量，但是由于干涉技术的波长相关限制，所以该技术的视场测量范围一般较校在实际生产中，也会通过三坐标机结合干涉测量法原理对叶片展开测量，先利用三坐标初步测量，再利用干涉法进行非接触式测量。合肥工业大学[18]结合干涉技术研制出纳米级测量精度的CMM，远超同级别CMM。日本学者N.Tsabourakis[19]在1988年提出基于激光三角法的对于待测物体进行测量，如图1-3所示。激光技术的发展结合传统的坐标测量机又衍生出了激光扫描式的测量系统，该系统测量方式灵活多变，测量精度高，非常适合叶片的测量，后逐渐发展，用线激光取代点激光，可以更高效的完成非接触式测量[20]，通过线激光对叶片表面进行扫描并由相机捕捉，根据三角形相似原则，就可以计算得到激光线在每个位置的深度信息，扫描一遍就可以得到叶片的深度图，相比之下线激光较点激光提升了系统测量效率。2003年杨永跃等[21]对叶片型面进行线激光投影扫描，从而获得了叶片的表面三维信息；2005年陈凯云等[22]又基于激光扫描法研究了用于航发叶片型面的在线测量方法，在原有三坐标机中添加了转台辅助测量，该方法测量精度达到10um，测量速度为4min/每片；图1-3激光三角测量法图1-4面结构光测量法
第一章绪论3图1-2光学投影法测量在航发叶片的生产加工中需要保证叶片表面粗糙度满足工业要求，一般常使用干涉技术[17]对其进行测量，但是由于干涉技术的波长相关限制，所以该技术的视场测量范围一般较校在实际生产中，也会通过三坐标机结合干涉测量法原理对叶片展开测量，先利用三坐标初步测量，再利用干涉法进行非接触式测量。合肥工业大学[18]结合干涉技术研制出纳米级测量精度的CMM，远超同级别CMM。日本学者N.Tsabourakis[19]在1988年提出基于激光三角法的对于待测物体进行测量，如图1-3所示。激光技术的发展结合传统的坐标测量机又衍生出了激光扫描式的测量系统，该系统测量方式灵活多变，测量精度高，非常适合叶片的测量，后逐渐发展，用线激光取代点激光，可以更高效的完成非接触式测量[20]，通过线激光对叶片表面进行扫描并由相机捕捉，根据三角形相似原则，就可以计算得到激光线在每个位置的深度信息，扫描一遍就可以得到叶片的深度图，相比之下线激光较点激光提升了系统测量效率。2003年杨永跃等[21]对叶片型面进行线激光投影扫描，从而获得了叶片的表面三维信息；2005年陈凯云等[22]又基于激光扫描法研究了用于航发叶片型面的在线测量方法，在原有三坐标机中添加了转台辅助测量，该方法测量精度达到10um，测量速度为4min/每片；图1-3激光三角测量法图1-4面结构光测量法
【参考文献】：
期刊论文
[1]航空发动机叶片型面轮廓光学测量技术现状及发展趋势[J]. 黄智,李凯,赵燎,李超,王洪艳. 航空制造技术. 2018(22)
[2]结构光三维成像技术[J]. 苏显渝,张启灿,陈文静. 中国激光. 2014(02)
[3]结合边界和区域的水平集超声图像分割算法[J]. 赵杰,祁永梅,潘正勇. 激光杂志. 2013(06)
[4]医用心脏图像分割算法的量化评估框架[J]. 丛超. 重庆理工大学学报(自然科学). 2013(07)
[5]基于改进凸包算法的叶片型面特征参数提取[J]. 彭志光,李文龙. 装备制造技术. 2012(01)
[6]大型水轮机叶片快速检测的新方法[J]. 刘建伟,梁晋,梁新合,刘强. 光电工程. 2009(08)
[7]航空发动机叶片型面测量方法评述[J]. 陆佳艳,熊昌友,何小妹,马骊群,蔡薇. 计测技术. 2009(03)
[8]大尺寸机械零件的机器视觉高精度测量方法[J]. 何博侠,张志胜,徐孙浩,史金飞. 中国机械工程. 2009(01)
[9]基于Harris-Affine和SIFT特征匹配的图像自动配准[J]. 李玲玲,李翠华,曾晓明,李保. 华中科技大学学报(自然科学版). 2008(08)
[10]TJXW–3D型便携式岩石三维表面形貌仪的研制[J]. 夏才初,王伟,丁增志. 岩石力学与工程学报. 2008(07)
博士论文
[1]纳米三坐标测量机机械结构及接触式测头技术研究[D]. 王伟丽.合肥工业大学 2008
硕士论文
[1]基于多频外差法的双目结构光三维重建方法研究[D]. 何春桥.重庆大学 2018
[2]基于两幅光栅条纹投影的三维轮廓术[D]. 刘业鹏.山东大学 2016
[3]叶片型面测量技术研究及其误差分析[D]. 刘继明.吉林大学 2015
[4]基于近景摄影测量的文物三维重建研究[D]. 唐燕.西安科技大学 2013
[5]基于标记点的流动式三维扫描测量技术的研究[D]. 顾宾.中国海洋大学 2013
[6]点云数据的配准算法[D]. 肖慧敏.西安电子科技大学 2013
[7]格雷码结合相移的编码结构光三维重建技术研究[D]. 侯风芝.西安电子科技大学 2011
[8]三维轮廓测量中傅里叶变换法的改进研究[D]. 王亚军.中国科学技术大学 2010
[9]基于立体视觉的牙模三维重建系统的研究[D]. 曾一庭.重庆大学 2009
本文编号：3309196
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
航空发动机叶片
第一章绪论3图1-2光学投影法测量在航发叶片的生产加工中需要保证叶片表面粗糙度满足工业要求，一般常使用干涉技术[17]对其进行测量，但是由于干涉技术的波长相关限制，所以该技术的视场测量范围一般较校在实际生产中，也会通过三坐标机结合干涉测量法原理对叶片展开测量，先利用三坐标初步测量，再利用干涉法进行非接触式测量。合肥工业大学[18]结合干涉技术研制出纳米级测量精度的CMM，远超同级别CMM。日本学者N.Tsabourakis[19]在1988年提出基于激光三角法的对于待测物体进行测量，如图1-3所示。激光技术的发展结合传统的坐标测量机又衍生出了激光扫描式的测量系统，该系统测量方式灵活多变，测量精度高，非常适合叶片的测量，后逐渐发展，用线激光取代点激光，可以更高效的完成非接触式测量[20]，通过线激光对叶片表面进行扫描并由相机捕捉，根据三角形相似原则，就可以计算得到激光线在每个位置的深度信息，扫描一遍就可以得到叶片的深度图，相比之下线激光较点激光提升了系统测量效率。2003年杨永跃等[21]对叶片型面进行线激光投影扫描，从而获得了叶片的表面三维信息；2005年陈凯云等[22]又基于激光扫描法研究了用于航发叶片型面的在线测量方法，在原有三坐标机中添加了转台辅助测量，该方法测量精度达到10um，测量速度为4min/每片；图1-3激光三角测量法图1-4面结构光测量法
第一章绪论3图1-2光学投影法测量在航发叶片的生产加工中需要保证叶片表面粗糙度满足工业要求，一般常使用干涉技术[17]对其进行测量，但是由于干涉技术的波长相关限制，所以该技术的视场测量范围一般较校在实际生产中，也会通过三坐标机结合干涉测量法原理对叶片展开测量，先利用三坐标初步测量，再利用干涉法进行非接触式测量。合肥工业大学[18]结合干涉技术研制出纳米级测量精度的CMM，远超同级别CMM。日本学者N.Tsabourakis[19]在1988年提出基于激光三角法的对于待测物体进行测量，如图1-3所示。激光技术的发展结合传统的坐标测量机又衍生出了激光扫描式的测量系统，该系统测量方式灵活多变，测量精度高，非常适合叶片的测量，后逐渐发展，用线激光取代点激光，可以更高效的完成非接触式测量[20]，通过线激光对叶片表面进行扫描并由相机捕捉，根据三角形相似原则，就可以计算得到激光线在每个位置的深度信息，扫描一遍就可以得到叶片的深度图，相比之下线激光较点激光提升了系统测量效率。2003年杨永跃等[21]对叶片型面进行线激光投影扫描，从而获得了叶片的表面三维信息；2005年陈凯云等[22]又基于激光扫描法研究了用于航发叶片型面的在线测量方法，在原有三坐标机中添加了转台辅助测量，该方法测量精度达到10um，测量速度为4min/每片；图1-3激光三角测量法图1-4面结构光测量法
【参考文献】：
期刊论文
[1]航空发动机叶片型面轮廓光学测量技术现状及发展趋势[J]. 黄智,李凯,赵燎,李超,王洪艳. 航空制造技术. 2018(22)
[2]结构光三维成像技术[J]. 苏显渝,张启灿,陈文静. 中国激光. 2014(02)
[3]结合边界和区域的水平集超声图像分割算法[J]. 赵杰,祁永梅,潘正勇. 激光杂志. 2013(06)
[4]医用心脏图像分割算法的量化评估框架[J]. 丛超. 重庆理工大学学报(自然科学). 2013(07)
[5]基于改进凸包算法的叶片型面特征参数提取[J]. 彭志光,李文龙. 装备制造技术. 2012(01)
[6]大型水轮机叶片快速检测的新方法[J]. 刘建伟,梁晋,梁新合,刘强. 光电工程. 2009(08)
[7]航空发动机叶片型面测量方法评述[J]. 陆佳艳,熊昌友,何小妹,马骊群,蔡薇. 计测技术. 2009(03)
[8]大尺寸机械零件的机器视觉高精度测量方法[J]. 何博侠,张志胜,徐孙浩,史金飞. 中国机械工程. 2009(01)
[9]基于Harris-Affine和SIFT特征匹配的图像自动配准[J]. 李玲玲,李翠华,曾晓明,李保. 华中科技大学学报(自然科学版). 2008(08)
[10]TJXW–3D型便携式岩石三维表面形貌仪的研制[J]. 夏才初,王伟,丁增志. 岩石力学与工程学报. 2008(07)
博士论文
[1]纳米三坐标测量机机械结构及接触式测头技术研究[D]. 王伟丽.合肥工业大学 2008
硕士论文
[1]基于多频外差法的双目结构光三维重建方法研究[D]. 何春桥.重庆大学 2018
[2]基于两幅光栅条纹投影的三维轮廓术[D]. 刘业鹏.山东大学 2016
[3]叶片型面测量技术研究及其误差分析[D]. 刘继明.吉林大学 2015
[4]基于近景摄影测量的文物三维重建研究[D]. 唐燕.西安科技大学 2013
[5]基于标记点的流动式三维扫描测量技术的研究[D]. 顾宾.中国海洋大学 2013
[6]点云数据的配准算法[D]. 肖慧敏.西安电子科技大学 2013
[7]格雷码结合相移的编码结构光三维重建技术研究[D]. 侯风芝.西安电子科技大学 2011
[8]三维轮廓测量中傅里叶变换法的改进研究[D]. 王亚军.中国科学技术大学 2010
[9]基于立体视觉的牙模三维重建系统的研究[D]. 曾一庭.重庆大学 2009
本文编号：3309196
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