[发明专利]一种叶轮机械叶片曲面网格化快速生成方法

权利要求书

1.一种叶轮机械叶片曲面网格化快速生成方法，其特征是，所用硬件包括激光测距传感器、高速摄像机、L型挡板、电控旋转台、电控升降台、计算机，所述L型挡板包括竖直板和水平板，竖直板固定于水平板的一端，所述激光测距传感器固定于水平板的另一端，激光测距传感器的水平轴线与所在地水平线平行，被测叶片正反面均在激光测距传感器的有效测距范围内；所述激光测距传感器中的全反射镜片用于控制片状激光的发射方向，激光测距传感器固定在电控升降台上，被测叶片固定在电控旋转台上，电控旋转台带动被测叶片旋转，实现被测叶片正反面的采样，高速摄像机放置于激光测距传感器的位置，对被测叶片拍摄后为激光测距传感器提供像素级的采样间隔；被测叶片的曲面按照XY、XZ、YZ三个平面方向投影，选取投影面积最大的一个方向正对激光测距传感器的探头平面，使用上述硬件进行如下操作：

S1：激光测距传感器获取被测叶片曲面点云数据；

S11：测量激光测距传感器到L型挡板竖直部分的最小距离，首先将激光测距传感器固定L型挡板左部，水平发射线激光，测量激光测距传感器到L型挡板的最小距离，记为L_ref；

S12：放置被测叶片，调整被测叶片与激光测距传感器之间的相对距离，将被测叶片同轴固定在电控旋转台上，并整体放置于激光测距传感器有效的测距范围内，测量激光测距传感器到所扫描的被测叶片的截面的最小距离，记为L_min，判断L_ref是否大于3L_min，若L_ref≥3L_min，则固定L型挡板的竖直部分，若L_ref3L_min，则向右移动L型挡板的竖直部分，直到满足L_ref≥3L_min，公式如下：

其中，L_min为激光测距传感器到所扫描的被测叶片的截面的最小距离；C为激光在空气中的传播速度；t为从向被测曲面发射激光脉冲到激光接收器接收到反射激光脉冲的时间；t_ref为从向L型挡板竖直部分方向发射激光脉冲到激光接收器接收到反射激光脉冲的时间；

S13：设置激光测距传感器初始仰角，若检测到激光测距传感器到所扫描的被测叶片的截面最小距离L_min≥L_ref，说明激光未照射在被测叶片上，下调仰角后再次测量，直至L_minL_ref，以首次检测到L_minL_ref时的仰角作为该次曲面重构的初始仰角，即为α_i；

S14：将高速摄像机放置于激光测距传感器所在的位置，拍摄一张被测叶片的照片，对其进行像素分析，获取单位像素的宽度Δx和高度Δy；

S15：带状激光按照逐次递减高度Δy从上到下移动扫描，带状激光的采样点按照间隔Δx进行，从上至下的带状激光扫描依次编号为L₁,L₂,L₃…L_q，L₁,L₂,L₃…L_q两两之间互相平行，当最后检测到的L_min≥L_ref时停止向下扫描，此时的激光测距传感器仰角作为该次曲面重构的结束仰角，即为α_e；

S16：在当对一个面完成扫描后，电控旋转台旋转180°，激光测距传感器仰角在α_e～α_i之间变化，重复进行步骤S15，完成对被测叶片全方位的扫描；

S2：基于相邻三个采样点构成的外切圆半径点云数据精简；

S3：点云数据二维网格三角化。