面向航空葉片檢測的點云匹配及表面重建.pdf

1、航空葉片作為航空發(fā)動機(jī)的關(guān)鍵組成部分，其幾何尺寸對發(fā)動機(jī)性能有著至關(guān)重要的影響。當(dāng)葉片尺寸及形狀未滿足設(shè)計要求時，發(fā)動機(jī)可能會損失動力等。因此，葉片測量與評定是航空工業(yè)中的一個重要任務(wù)。
　　目前，工業(yè)界常用的葉片測量方法主要分為接觸式測量與非接觸式光學(xué)測量兩種，光學(xué)測量方法與接觸式測量相比，測量速度更快，更有前景。面結(jié)構(gòu)光條紋投影測量是一種能夠有效對葉片局部表面進(jìn)行高精測量的技術(shù)。使用面結(jié)構(gòu)光對葉片進(jìn)行測量時，由于測量范圍的限制

2、，需對葉片表面按區(qū)域進(jìn)行多次測量，然后將不同區(qū)域測量數(shù)據(jù)匹配拼接，得到完整的葉片表面測量數(shù)據(jù)。
　　葉片表面的插值重建是對其參數(shù)進(jìn)行評定的重要基礎(chǔ)。對葉片表面進(jìn)行連續(xù)化插值重建能夠降低葉片參數(shù)提取的難度，提高葉片特征參數(shù)提取的精度，在葉片質(zhì)量評定中有重要的作用。
　　本文圍繞葉片點云的匹配及表面重建開展研究，進(jìn)行了如下工作：
　　1)本文針對葉片的幾何特性，提出使用截面線作為特征描述子來對葉片點云進(jìn)行匹配并給出了計算截

3、面線特征描述子的方法。截面線特征描述子比傳統(tǒng)點特征描述子蘊含了更多葉片的幾何信息，能夠有效克服特征不顯著性及對稱性對于葉片匹配的影響。
　　2)本文給出了由葉片截面線特征描述子對葉片點云進(jìn)行粗匹配的方法。方法基于隨機(jī)采樣一致性(RANSAC)算法，通過距離在剛體變換下的不變性來構(gòu)建截面線特征描述子間的對應(yīng)關(guān)系，完成粗匹配。粗匹配的結(jié)果可進(jìn)一步由基于點到面誤差函數(shù)的ICP(Iterative Closest Point)算法或其衍生

4、算法進(jìn)行優(yōu)化。
　　3)本文提出了一種可用于航空葉片點云數(shù)據(jù)表面重建的方法。該方法采用移動最小二乘技術(shù)為空間柵格點構(gòu)建局部坐標(biāo)系，在局部坐標(biāo)系下進(jìn)行加權(quán)多項式擬合求取空間柵格點的正向投影點，結(jié)合代數(shù)球擬合方法為正向投影點計算法向量以完成空間有向距離場的計算，最后對空間有向距離場進(jìn)行零等值面提取完成表面重建工作。表面重建工作為后續(xù)葉片的誤差評定工作打下了基礎(chǔ)。
　　4)本文為所提出的匹配算法與表面重建算法設(shè)計了實驗，通過實驗對