發(fā)布時(shí)間：2020-07-01 18:18

【摘要】：隨著中國(guó)制造2025行動(dòng)綱領(lǐng)的發(fā)布,越來(lái)越多的制造業(yè)開(kāi)始進(jìn)行轉(zhuǎn)型升級(jí),“互聯(lián)網(wǎng)+汽車(chē)”、“互聯(lián)網(wǎng)+制造”、“智能生產(chǎn)”、“無(wú)人工廠”成了現(xiàn)在比較流行的新穎理念,同時(shí)也代表著未來(lái)中國(guó)制造業(yè)的發(fā)展目標(biāo),通過(guò)大眾創(chuàng)業(yè),萬(wàn)眾創(chuàng)新的創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略將使中國(guó)的制造業(yè)由大向強(qiáng)、由低端向高端的必然轉(zhuǎn)變。,相比于西方歐美的工業(yè)強(qiáng)國(guó),其高端制造業(yè)的自動(dòng)化檢測(cè)的普及率已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)我國(guó)的制造業(yè),隨著我國(guó)制造業(yè)的不斷升級(jí)改造,制造企業(yè)的自動(dòng)化檢測(cè)的需求也將越來(lái)越旺盛。其中對(duì)于航空工業(yè)等高精尖領(lǐng)域來(lái)說(shuō),三維測(cè)量技術(shù)的發(fā)展將推動(dòng)著這些領(lǐng)域的生產(chǎn)、檢測(cè)、維修等方面的發(fā)展,并可提升效率、降低成本以及提高產(chǎn)品的使用壽命,因此三維測(cè)量技術(shù)將日益成為了測(cè)量研究的重點(diǎn),關(guān)注測(cè)量的痛點(diǎn)與難點(diǎn),通過(guò)創(chuàng)新性的科研研究相關(guān)技術(shù)、突破原有技術(shù)的局限性以滿足實(shí)際的測(cè)量需求。研究光學(xué)測(cè)量技術(shù)的各種原理,并將配合各種精密的光學(xué)儀器,組合成一個(gè)三維測(cè)量系統(tǒng)。其中三維數(shù)據(jù)掃描機(jī)就是經(jīng)典的光學(xué)測(cè)量技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)成功典范。但是傳統(tǒng)的三維數(shù)據(jù)掃描機(jī)都有其各自的局限性,例如采用激光與相機(jī)相結(jié)合的實(shí)時(shí)的同步掃描以及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集,這對(duì)激光的質(zhì)量和相機(jī)的實(shí)時(shí)采集性能要求非常高,過(guò)于依靠他們之間的緊密協(xié)同從而使得其不能達(dá)到測(cè)量高精度的要求,導(dǎo)致三維測(cè)量技術(shù)的優(yōu)勢(shì)無(wú)法發(fā)揮。面對(duì)三維數(shù)據(jù)掃描機(jī)的各種性局限性問(wèn)題,本文將在測(cè)量方面對(duì)傳統(tǒng)的三維數(shù)據(jù)掃描機(jī)進(jìn)行一定的改進(jìn),通過(guò)采用光譜共焦位移傳感器搭建出一套新式的三維數(shù)據(jù)掃描機(jī),相比于改進(jìn)前會(huì)有測(cè)量精度與穩(wěn)定性方面的提升。本文將使用該三維數(shù)據(jù)掃描機(jī)對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片進(jìn)行測(cè)量,并對(duì)其采集而來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理以及對(duì)前緣部分的二次曲線建模。本文的主要工作在建模方面,詳細(xì)地通過(guò)對(duì)以往算法的介紹與研究,了解其優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn),針對(duì)其缺點(diǎn)研發(fā)了一種新式的建模算法;由于葉片前緣可以看做是一段切線與一段圓弧或貝塞爾曲線的結(jié)合,而以往的算法主要是用圓擬合與直線擬合相結(jié)合的方式建模,因此如果遇到航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片前緣結(jié)構(gòu)中含有的是非圓弧線或者是貝塞爾曲線段的情況,以往的算法就不能很好地適應(yīng)這種變化,因此本文將基于直線黑塞范式的直線擬合與基于貝塞爾曲線的曲線擬合的兩種擬合相結(jié)合對(duì)葉片前緣截面進(jìn)行二次曲線建模;同時(shí)為了驗(yàn)證本文算法的效果,將利用大量的模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)即同時(shí)用本文算法與一種傳統(tǒng)算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行建模,以此比較本文算法與傳統(tǒng)算法,通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)本文算法與傳統(tǒng)針對(duì)圓弧型的葉片前緣的建模算法相比具有應(yīng)用范圍廣、精度高、穩(wěn)定性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)。本文所論述的工作內(nèi)容主要有:查閱相關(guān)文獻(xiàn)(包括國(guó)內(nèi)的、國(guó)外的文獻(xiàn)),分析了幾種接觸式與非接觸式的三維光學(xué)測(cè)量法。調(diào)研現(xiàn)有對(duì)圓弧型、貝塞爾曲線型的渦輪葉片前緣建模的研究現(xiàn)狀,相應(yīng)的已有建模算法的優(yōu)缺點(diǎn)、應(yīng)用范圍以及具體實(shí)現(xiàn)步驟。詳細(xì)介紹新式三維掃描系統(tǒng)的各個(gè)系統(tǒng)組成部分。在這一章節(jié)中,敘述了控制平臺(tái)的x、y、z軸等三維運(yùn)動(dòng)控制能力、光譜共焦傳感器的詳細(xì)技術(shù)參數(shù)、以及計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集處理軟件的設(shè)計(jì)。對(duì)本文提出的建模算法的相關(guān)原理進(jìn)行詳細(xì)論述,分析直線黑塞范式與貝賽爾曲線的優(yōu)缺點(diǎn),將貝塞爾曲線擬合與直線擬合結(jié)合實(shí)際情況應(yīng)用于葉片前緣的建模中以及進(jìn)行相關(guān)改進(jìn)以提高建模算法的精度與穩(wěn)定性。詳細(xì)介紹本文提出的算法相關(guān)操作流程,并與目前存在的建模算法(基于自適應(yīng)迭代最小二乘的葉片后緣參數(shù)估計(jì))相比較,通過(guò)對(duì)模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,比較兩種算法對(duì)非圓弧型的葉片前緣的擬合效果的優(yōu)劣性,并同時(shí)驗(yàn)證本文算法的可行性以及建模效果等。
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：V232.4
【圖文】：

圖 2-4 三維數(shù)據(jù)掃描系統(tǒng)實(shí)物圖Figure 2-4 3D data scanning system physical map示的是三維數(shù)據(jù)掃描機(jī)系統(tǒng)實(shí)物分布圖，其中 1 所指的是 z 方向軌平臺(tái)，主要用于控制調(diào)節(jié)光譜共焦位移傳感器與被測(cè)物體之，為頂部支架的旋鈕，可配合電動(dòng)電機(jī)來(lái)微調(diào)位移傳感器的高數(shù)據(jù)采集處理軟件設(shè)計(jì)課題組研究的要求，我們專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)并編寫(xiě)了一個(gè)應(yīng)用于三維數(shù)理軟件；主要負(fù)責(zé)各個(gè)器件的協(xié)調(diào)協(xié)同工作、數(shù)據(jù)采集工作以行相應(yīng)的分析處理。設(shè)計(jì)環(huán)境及工具介紹

軟件的工作模式有兩種，分別是檢測(cè)模式與采集模式；圖2-5 表示的即為軟件的測(cè)量流程。其中采集模式采集的數(shù)據(jù)是最原始、最真實(shí)的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，沒(méi)有經(jīng)過(guò)任何算法的預(yù)處理，其主要作用是數(shù)據(jù)的采集、顯示以及儲(chǔ)存；同時(shí)，其測(cè)量的數(shù)據(jù)結(jié)果可以被當(dāng)作一個(gè)反饋，讓研究人員可以對(duì)傳感器位置、光源亮度等參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，以獲取三維測(cè)量系統(tǒng)的最佳測(cè)量精度。而檢測(cè)模式被設(shè)計(jì)主要用于對(duì)采集的三維數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，包括圖像去噪、獲取葉片截面數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)分割等操作，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)葉片截面的二次曲線建模。該軟件有效地將三維數(shù)據(jù)掃描機(jī)與后期的建模工作相結(jié)合，既加入了自動(dòng)檢測(cè)方便操作又提升了實(shí)驗(yàn)的效率。圖 2-5 測(cè)量流程圖Figure 2-5 Measurement Flow Chart

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本文編號(hào)：2737109