[发明专利]一种气膜孔分布位置参数的表征与计算方法及装置

权利要求书

1.一种气膜孔分布位置参数的表征与计算方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

采集所述气膜孔的图像序列；

对所述图像序列中的每幅图像进行处理，获取所述气膜孔的三维点云；

根据形态特征的不同，将所述三维点云分割为孔壁点云及孔口局部表面点云；

依据空间圆柱面或空间圆锥面对所述孔壁点云进行最小二乘拟合，得到孔轴线方程；

依据空间二次曲面对所述孔口局部表面点云进行最小二乘拟合，得到孔口二次曲面方程；

根据所述孔轴线方程及所述孔口二次曲面方程，计算所述气膜孔的分布位置参数。

2.根据权利要求1所述的气膜孔分布位置参数的表征与计算方法，其特征在于，所述采集所述气膜孔的图像序列，具体包括如下步骤：

设置工业视觉测头沿Z轴方向的移动范围、步长及起始位置，使移动范围大于气膜孔的轴向深度，并使步长小于远心镜头的景深；

控制所述工业视觉测头沿Z轴方向从所述起始位置按照所述移动范围及所述步长进行等间隔移动，并同步采集所述气膜孔的二维图像，同时记录下所述工业视觉测头在采集每幅图像时的位置或坐标。

3.根据权利要求1所述的气膜孔分布位置参数的表征与计算方法，其特征在于，所述对所述图像序列中的每幅图像进行处理，获取所述气膜孔的三维点云，具体包括如下步骤：

通过设定的清晰度评价算法与规定的对焦测度提取每幅图像中清晰成像的目标像素，并将其二维图像坐标通过像素尺寸当量转化为二维物理坐标；

将采集每幅图像时的Z轴位置或者Z轴坐标值作为深度信息，将所述二维物理坐标与所述深度信息进行融合，得到与所述目标像素对应的物点的三维点云。

4.根据权利要求1所述的气膜孔分布位置参数的表征与计算方法，其特征在于，所述孔壁点云呈现为环状特征。

5.根据权利要求1或4所述的气膜孔分布位置参数的表征与计算方法，其特征在于，所述孔口局部表面点云呈现为带状或条状特征。

6.根据权利要求1所述的气膜孔分布位置参数的表征与计算方法，其特征在于，孔轴线L的参数方程为：

式中，(X₀,Y₀,Z₀)为孔轴线L上的一个点，(l,m,n)为孔轴线L的方向向量，t为参数。

7.根据权利要求6所述的气膜孔分布位置参数的表征与计算方法，其特征在于，孔口二次曲面S的拟合方程为：

Z＝a·X²+b·Y²+c·X·Y+d·X+e·Y+f (2)；

式中，a、b、c、d、e和f均为拟合得到的方程系数。

8.根据权利要求7所述的气膜孔分布位置参数的表征与计算方法，其特征在于，所述根据所述孔轴线方程及所述孔口二次曲面方程，计算所述气膜孔的分布位置参数，具体包括如下步骤：

将式(1)中的X、Y和Z的表达式均代入到式(2)中以形成关于t的一元二次方程，进一步求解得到t；

将t代回到式(1)中，从而得到交点P的三维空间坐标；

通过坐标系转换将所述交点P的三维空间坐标转换到叶片设计坐标系中，得到所述气膜孔的分布位置参数。

9.根据权利要求1所述的气膜孔分布位置参数的表征与计算方法，其特征在于，所述采集所述气膜孔的图像序列之前，还包括：

将涡轮叶片转位并将涡轮叶片的气膜孔对准工业视觉测头。

10.一种气膜孔分布位置参数的表征与计算装置，其特征在于，包括：

采集单元，用于采集所述气膜孔的图像序列；

获取单元，用于对所述图像序列中的每幅图像进行处理，获取所述气膜孔的三维点云；

分割单元，用于根据形态特征的不同，将所述三维点云分割为孔壁点云及孔口局部表面点云；

第一拟合单元，用于依据空间圆柱面或空间圆锥面对所述孔壁点云进行最小二乘拟合，得到孔轴线方程；

第二拟合单元，用于依据空间二次曲面对所述孔口局部表面点云进行最小二乘拟合，得到孔口二次曲面方程；

计算单元，用于根据所述孔轴线方程及所述孔口二次曲面方程，计算所述气膜孔的分布位置参数。