一种基于激光测距的叶片稠密点云获取的扫描路径规划方法

摘要

一种基于激光测距的叶片稠密点云获取的扫描路径规划方法，解决激光测量景深和测量距离受限，测量复杂曲面需要旋转轴及受测量精度差、前后缘区域测量时噪声大的问题。采用的方法是，截取叶片型面的截面轮廓曲线、对截面轮廓曲线进行分割、延长处理，按分割后的曲线生成测量路径，求不同测量区域的法线角度均值分别作为激光测距传感器测量叶片曲面的测量角度，获得稠密的四片点云数据，将四片点云数据统一到同一坐标系下，获得完整的叶片点云数据，对点云数据进行整体优化，获得最终的高精度稠密点云数据。本发明的有益效果是：充分利用了激光测距原理测头在与被测物体成一定角度时不影响测量精度这一优点，实现了前后缘高曲率小半径区域的测量，而且测量精度高，速度快。

主权项

一种基于激光测距的叶片稠密点云获取的扫描路径规划方法，其特征在于：该方法有以下步骤实现：步骤1.以叶片CAD模型的基准平面为起点，沿着与基准面垂直的Z轴方向按照设计的固定步距截取一组待测量叶片型面的截面轮廓曲线，并将一组待测量叶片型面的截面轮廓曲线进行按序排列并分别做出标记；步骤2.对步骤1获得截取的由叶片前缘、后缘、叶盆、叶背四部分曲线组成待测量叶片型面的截面轮廓曲线，提取一组叶盆曲线和叶背曲线公切圆圆心轨迹，形成叶盆曲线和叶背曲线的中弧线L；步骤3.对步骤2获得的叶盆曲线和叶背曲线的中弧线两端延伸至与叶片前缘曲线和后缘曲线相交，得交点P₁和P₂，交点P₁和P₂将叶片型面的截面轮廓曲线分割成两段曲线L₁和L₂；步骤4. 在步骤3得到的截面轮廓曲线分割成的两段曲线L₁和L₂上，计算得到叶片截面最大厚度处的两个点P₃和P₄，点和P₄将两段曲线L₁和L₂分割成四段曲线，得线段L_1‑1、L_1‑2、L_2‑1和L_2‑2；步骤5.对步骤４获得的线段L_1‑1、L_1‑2、L_2‑1和L_2‑2两端作延伸处理，两端延伸长度分别为该线段长度的1/8‑1/4，P₁和P₂点的延伸是P₁和P₂点曲线弧的切线方向延伸，P₃和P₄的延伸为曲率延伸；步骤6.按步骤2‑步骤5对步骤1获得的一组待测量叶片型面的截面轮廓曲线按标记顺序全部进行处理；步骤7.将步骤6全部进行处理的一组待测量叶片型面的截面轮廓曲线，将全部L_1‑1线段设定为第一组、L_1‑2线段设定为第二组、L_2‑1线段设定为第三组和L_2‑2线段设定为第四组，应用每组L_1‑1、L_1‑2、L_2‑1和L_2‑2曲线生成测量运动控制系统两轴联动的测量路径；步骤8.按照设计的采样距离分别对步骤7中的L_1‑1、L_1‑2、L_2‑1和L_2‑2四组曲线上的点分别进行采样，计算每个采样点的曲率方向，分别求取L_1‑1、L_1‑2、L_2‑1和L_2‑2四组曲线的法线角度均值，应用每组曲线组的法线角度均值分别作为激光测距传感器与L_1‑1、L_1‑2、L_2‑1和L_2‑2四组曲线对应被测量叶片曲面的测量角度；步骤9.按照步骤7生成的扫描测量路径和步骤8的确定的测量角度，分别对叶片每组曲线对应被测量叶片曲面进行分区域扫描测量，获得稠密的四片点云数据，对四片点云绕着标定出来的设备转轴进行坐标旋，将四片点云数据统一到同一坐标系下，获得完整的叶片点云数据；步骤10.通过步骤5的曲线延伸处理和步骤7的测量路径，使得测量得到的点云数据具有重叠部分，依据重叠部分采用迭代最近点算法ICP（Iterative Closest Point）对点云数据进行整体优化，获得最终的高精度稠密点云数据。