[发明专利]一种航空发动机叶片机器人自主测量方法及系统

权利要求书

1.一种航空发动机叶片机器人自主测量方法，其特征在于，所述航空发动机叶片机器人自主测量方法，包括以下步骤：

S1：标定伺服旋转工作台、结构光三维扫描仪及机器人，具体包含以下步骤：

S11：将三个精密标准球固定在伺服旋转工作台上，并保证三个精密标准球在结构光三维扫描仪的工作距离和视野范围内；

S12：保持机器人静止，伺服旋转工作台以平稳旋转角度α进行旋转，结构光三维扫描仪扫描一次，获取测量数据，计算平均聚类球心P；

S13：继续保持机器人静止，伺服旋转工作台以平稳旋转角度α旋转N次，保证Nα＞360°，记录平均聚类球心P_i，其中i＝1,...,N，并使用最小二乘法拟合点集{P_i}，获取平均聚类球心P_i绕伺服旋转工作台旋转轴圆周运动的半径R₀；

S14：机器人动作，设定机器人末端姿态ξ_j，此时，伺服旋转工作台以平稳旋转角度θ_i旋转，结构光三维扫描仪扫描一次，计算观测的平均聚类球心P_ij，其中i＝1,...,N，j＝1,...,M，并保证且当机器人末端姿态为ξ_j时，三个精密标准球在结构光三维扫描仪的工作距离和视野范围内；

S15：根据步骤S13观测结果R₀和步骤S14观测结果{P_ij|i＝1,...N,j＝1,...M}，进行机器人和结构光三维扫描仪的手眼标定^handT_camera，以及确定伺服旋转工作台的旋转轴与机器人基座坐标系之间姿态变换关系^baseT_axis，其中{hand}为机器人末端坐标系、{base}为机器人基座坐标系、{camera}为结构光三维扫描仪坐标系、{axis}为伺服旋转工作台旋转轴的坐标系；

S2：根据航空发动机叶片设计模型布置测量点；

S3：规划机器人测量的路径；

S4：测量航空发动机叶片的三维形貌；

S5：处理航空发动机叶片的测量数据。

2.根据权利要求1所述的一种航空发动机叶片机器人自主测量方法，其特征在于，所述根据航空发动机叶片设计模型布置测量点，包括以下步骤：

S21：导入航空发动机叶片设计模型，并进行泊松圆盘采样生成点云M＝{^bladeP_model,i|i＝1,...,N_m}，其中N_m为点云M中点的数量；

S22：将点云M聚类生成高斯混合模型其中λ_i、K分别为高斯混合模型的权重和混合数量，μ_i、∑_i分别为高斯分布的均值和协方差矩阵；

S23：根据μ_i、∑_i和结构光三维扫描仪的工作距离D生成候选测量点的集合{V_i|i＝1,...,K}，其中V_i包含候选测量点的位置v_i和方向n_i；

S24：从候选测量点的集合{V_i|i＝1,...,K}中选择最佳的一组候选测量点{D_i|i＝1,...,n}，n≤K，并保证机器人测量获得模型的完整性，其中n为最终布置测量点的数量；

S25：设定D＝{D_i|i＝1,...,n}，根据选择的最佳候选测量点的集合D＝{D_i|i＝1,...,n}，确定最佳的测量点顺序其中s_i＝1,...,n。