[发明专利]一种基于曲面配准的螺旋桨叶片质量评估方法

权利要求书

1.一种基于曲面配准的螺旋桨叶片质量评估方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)分析螺旋桨当前形态，进行曲面参数化；

(2)根据所述曲面参数化进行曲面的测点数目规划；

(3)对规划的测点数目进行检测路径规划，确定检测点的位置；

(4)对得出的所述测点位置，进行目标测点的数据采集，进而实现曲面粗配准；

(5)根据所述粗配准测点位置通过KDTree结构算法查找点云最近点，采用不同参数查找螺旋桨不同状态的最近点；

(6)对所述最近点进行曲面配准算法迭代，直至收敛；

(7)当两个点云集完成整体的的最近点迭代后，对两个点云集进行曲面拟合，完成螺旋桨曲面叶片的配准。

2.根据权利要求1所述的基于曲面配准的螺旋桨叶片质量评估方法，其特征在于，该方法还包括：

(8)对得到的配准结果通过国际螺旋桨精度检测标准进行判定；

(9)对得到的判定结果进行布尔运算，得到需要加工的区域面积和厚度；

(10)对得到的区域面积和厚度进行可视化显示，并生成检测报告。

3.根据权利要求1所述的基于曲面配准的螺旋桨叶片质量评估方法，其特征在于，除了提出上述评估方法，还能够根据螺旋桨生产阶段的检测需求不同，分析各阶段的状态，设置合理的配准工艺参数，根据这些参数，对螺旋桨配准调用不同的配准方法。

4.根据权利要求1-3任一项所述的基于曲面配准的螺旋桨叶片质量评估方法，其特征在于，步骤(2)根据所述曲面参数化进行曲面的测点数目规划，包括：

(21)通过离散型值点表示螺旋桨叶片曲面的形状，设定共有L×K的测点，L表示横向截面曲线，K表示纵向截面曲线，且保证形状误差满足精度要求的情况下，L与K的值可在m₀×n₀～m_i×n_j之间选取，其中，m₀和m_i为横向截面曲线上的测点数，且m_i＞m₀，n₀和n_j为纵向截面曲线上的测点数，且n_j＞n₀；

(22)选取固定半径的螺旋桨，随机取不同的测点数目进行实验，得到不同测点下的误差精度d，形状误差精度d表示为：

其中，l,k分别为u,v方向的测点数，S_ij为检测得到的测点的向量，T为坐标变换矩阵，O_ij为测点在理论曲面上投影点的向量。

5.根据权利要求1-3任一项所述的基于曲面配准的螺旋桨叶片质量评估方法，其特征在于，步骤(3)对规划的测点数目进行检测路径规划，包括：

(31)建立空间三维坐标系，以工作台的回转中心为坐标原点O,螺旋桨叶片横向截面通过叶梢的截面曲线为Y轴，螺旋桨的轴线为Z轴，以垂直于Y轴并经过原点的线为X轴，并根据该坐标系求出各个测点的空间位置；

(32)对叶片形状进行分析，设定叶梢部位为零点，按照一定的角度划分横向截面曲线，该角度通过不断检测得到，原则是能够遍历所有的检测点，其次保证检测过程所走的路程最短，并且不会发生碰撞。

6.根据权利要求1-3任一项所述的基于曲面配准的螺旋桨叶片质量评估方法，其特征在于，所述步骤(4)包括：

(41)对得到的测点数据进行点云网格化，将点云数据分配到每个空间大小相等的三维立方体中，使得每个立方体中都包含一定点云数据；

(42)把包含的点云通过高斯分布放置在立方体中，点云的高斯分布参数为：

式中，μ为对称值参数，σ为形状参数，n为点云数目，T为转换矩阵；

(43)当点云位于方格内部后，根据内部的σ和μ对该点进行判定，设定目标函数，进而得到转换矩阵T，目标函数表示为：

(44)通过Hessian矩阵完成点云配准，得到两个点云集的大致位置。