[发明专利]一种航空发动机叶片表面加工的在机点云检测及补偿方法

权利要求书

1.一种航空发动机叶片表面加工的在机点云检测及补偿方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤S1，在超声滚压机床上安装一检测扫描执行机构，其中，所述超声滚压机床包括：一卡盘以及两个分别安装在所述卡盘左右两侧的加工头，所述卡盘的边缘安装有凸起的标定零件；所述检测扫描执行机构包括：两个分别安装在所述加工头上的检测扫描器；

步骤S2，利用所述扫描执行机构对安装在所述卡盘上的航空发动机叶片进行扫描，以获得检测设备坐标系下的叶片点云数据；利用所述扫描执行机构对所述卡盘进行扫描检测，根据所述凸起的标定零件，利用获取到的卡盘的点云数据进行卡盘旋转的角度信息的标定；并将所述检测设备坐标系下的叶片点云数据转换为机床坐标系下的叶片点云数据；

步骤S3，对所述机床坐标系下的叶片点云数据进行数据处理；

步骤S4，根据所述航空发动机叶片的理论设计数据以及经过数据处理的所述机床坐标系下的叶片点云数据，获得叶片形状误差特征，并对该叶片形状误差特征进行补偿；

其中，所述步骤S3包括：

步骤S31，采用主体点云聚类提取法去除机床坐标系下的叶片点云数据中的体外噪声点，以获取叶片模型原始点云数据；

步骤S32，利用统计离群点法去除叶片模型原始点云数据中的原始数据噪声点，以获取降噪后的点云数据；

步骤S33，采用考虑曲率的包围盒法对降噪后的点云数据进行精简和光顺，对于曲率大于0.33的区域缩小包围盒法中的立方体边长；其中，首先根据下式对点云中任意一点P_i的K个临近点拟合二次曲面：

f(x,y)＝ax²+bxy+cy²，

再根据下式计算P_i的平均曲率

式中，f_x，f_y，f_xx，f_xy，f_yy是二次曲面f(x,y)的一阶偏导和二阶偏导，是点P_i的单位法向量。

2.根据权利要求1所述的航空发动机叶片表面加工的在机点云检测及补偿方法，其特征在于，所述步骤S31包括：

将机床坐标系下的叶片点云数据按照密度大小进行聚类，其中密度最大的点云集合为叶片的主体点云数据，记为MP，密度小的点云集合记为OP_i，根据以下公式计算OP_i到MP的距离，若该距离超过一设定阈值D_τ，则表示OP_i为待删除的所述体外噪声点；

Dist(OP_i,MP)＝||OP_i-MP||。

3.根据权利要求1所述的航空发动机叶片表面加工的在机点云检测及补偿方法，其特征在于，所述步骤S32包括：

根据以下公式计算所述叶片模型原始点云数据中各个点P_i到邻域M内所有点的平均距离d_mid(P_i)，若d_min(P_i)＞D_mid，则点P_i被定义为离群点，最后将离群点删除，其中，D_mid为模型的全局平均距离；

其中，k表示点P_i的邻域M中的点云数目，M_j表示邻域M中第j个点。

4.根据权利要求1所述的航空发动机叶片表面加工的在机点云检测及补偿方法，其特征在于，所述步骤S33包括：把所述降噪后的点云数据放入到一个长方体中，根据预设的精简率的大小将该长方体均匀分割成等边的立方体，对于每个立方体选取距离该立方体中心最近的点云数据作为特征点，并且对于所述降噪后的点云数据中曲率大于0.33的区域，缩小所述立方体的边长，以增大其密度。

5.根据权利要求4所述的航空发动机叶片表面加工的在机点云检测及补偿方法，其特征在于，所述步骤S33还包括：利用二次曲面拟合法计算所述降噪后的点云数据的曲率。