基于散斑视觉测量的叶片模型重构

technologies　of　aero-engine　blade　repair.A　blade　model　reconstruction　method　based　on　speckle　vision　measurementis　proposed.The　speckle　vision　system　is　used　to　collect　the　speckle　on　blade　surface,and　the　local　point　cloud　dataare　obtained　by　speckle　stereo　matching.Then,the　entire　point　cloud　of　the　blade　is　obtained　through　the　pointcloud　splicing,at　the　same　time,the　boundary　points　are　extracted　according　to　the　curvature　of　the　blade　pointcloud,and　the　boundary　points　of　the　blade　point　cloud　are　fitted　by　the　cubic　B-spline　curve　to　obtain　the　envelopecurve　of　the　blade.The　envelope　curve　and　point　cloud　are　used　to　reconstruct　the　blade　model.Finally,theexperimental　verification　of　the　method　is　given,and　the　feasibility　of　the　method　is　proved.1　引　　言航空发动机叶片为发动机动力能源装置关键部件之一,其曲面构型直接影响飞行安全[1]。由于工作环境复杂、恶劣,发动机叶片极易发生损坏。此外,工作过程中吸入的外来物的撞击也极易导致叶片的缺损和形变。如直接更换新叶片,价格昂贵、成本高,而比较经济的做法是对受损叶片进行修复。因此精确地重建叶片模型用于后续的叶片再制造是航空发动机维修的关键技术之一[2]。近年来,激光测量法和视觉扫描测量法是叶片测量比较常用的方法。激光测量法利用激光束对叶片做高速扫描进而得到点云数据,优点是测量速度快、采样频率高,缺点是点云数据过多且易存在噪声点,需要精简以完成后续重构,工作量较大。视觉扫描测量法首先利用一束结构光以一定角度扫描被测量叶片表面,反射的结构光成像在面阵上,然后通过计算机进行信息提取和处理,得到叶片曲面信息。这种方法测量速度和效率都较高,但测量精度较低[3-4]。相对于上述点云获取方式,散斑视觉测量具有成本低、结构灵活、校准方便、同步测量、测得点云数量适中、处理算法简便等优点,简化了非接触测量需要在叶片表面粘贴标志点、投射特征光条的繁琐步骤。在叶片模型重构方法上,国内外研究人员进行了大量研究工作。Bremer等[5]提出了三维(3D)光学测量法获得发动机叶片截面从而实现模型重构。Piya等[6]提出通过获取叶片各部分若干个特征截面重建三维造型,在选取截面时通过手动随机选取方法。李启东等[7]提出曲面特征自适应保持的精简算法用以处理模型重构前的点云处理工作。Zheng等[8]提出了一种叶片破损边界点自动识别方法,从几何学角度进行修补重构。Gao等[9]利用Polyworks软件进行叶片建模,提出基于3D非接触测量的叶片修复系统对重建后叶片模型修复。赵娜等[1