[发明专利]一种用于离子推力器栅极组件的层间距检测方法

说明书

本发明属于航空设备的技术领域，公开了一种用于离子推力器栅极组件的层间距检测方法，包括步骤一、获得待检栅极组件的点云数据，包括上栅极和下栅极的上层球面；步骤二、采用改进的RANSAC算法计算上栅极和下栅极上层球面中各个球孔边缘的点云数据；步骤三、利用牛顿‑高斯迭代法对各个球孔周围的点云数据进行处理，获取对应球心坐标；步骤四、根据上栅极和下栅极的上层球面中各个球孔对应的球心坐标，计算层间距。本发明的检测方法不会对工件本身造成损伤，保证了栅极件装配质量检测的精密性和准确性，同时减小质量检测的误差。

技术领域

本发明涉及航空设备的技术领域，尤其涉及一种用于离子推力器栅极组件的层间距检测方法。

背景技术

随着航空航天领域的不断发展，航天器对于动力的要求越来越高，决定了航空航天探索的深度与广度，传统的化学推进器由于能量密度较低，比冲较小，限制了航天器的承载能力与运行范围，为了提高航天器的承载能力、寿命和飞行速度，突破航天发展技术的瓶颈，关键因素是发展推进技术。其中，电推进技术由于其比冲高、调节能力强的特点成为越来越多航天器的选择，离子电推进器中的栅极组件质量决定了推进器的性能好坏，直接影响了推进器的比冲与效率。

传统的栅极件层间距检测方法常采用人工接触式测量的方法，利用插针测量双层栅极件的间距，通过读取读数作为检测的依据，但由于插针测量过程中无法保证插针的轴线与双层栅极圆环的轴线平行，造成了测量误差，使得测得的间距并不准确；并且由于在插针测量过程中需要和栅极件接触，有可能会对栅极件本身工件造成损伤，影响了栅极件的质量。

发明内容

本发明提供了一种用于离子推力器栅极组件的层间距检测方法，经过非接触式的激光扫描仪采集得到的栅极件的三维点云数据是零件表面几何属性最真实的记录，体现栅极件表面的特征信息和上下栅极的空间位置关系，保证了栅极件装配质量检测的精密性和准确性，同时减小质量检测的误差以及对工件本身的损伤。

本发明可通过以下技术方案实现：

一种用于离子推力器栅极组件的层间距检测方法，包括以下步骤：

步骤一、获得待检栅极组件的点云数据，包括上栅极和下栅极的上层球面；

步骤二、采用改进的RANSAC算法计算上层球面中各个球孔边缘的点云数据；

步骤三、利用牛顿-高斯迭代法对各个球孔周围的点云数据进行处理，获取对应球心坐标；

步骤四、根据上栅极和下栅极的上层球面中各个球孔对应的球心坐标，计算层间距。

进一步，获取各个球孔周围的点云数据的方法包括以下步骤：

步骤Ⅰ、从待检栅极组件的点云数据中选取四个不共面的点，以待检栅极组件的球孔半径R作为约束，代入球面方程式，计算获得所述四个不共面的点对应的球心坐标(a,b,c)；

步骤Ⅱ、计算待检栅极组件的点云数据中其余点与球心坐标之间的距离d_i，将|R-d_i|＝ε对应的点筛选出来，作为一个球孔周围的点云数据，将其单独保存下来，并标号，其中ε为距离阈值；

步骤Ⅲ、将步骤Ⅱ获取的点云数据从待检栅极组件的点云数据删除，重复步骤Ⅰ-Ⅱ，获取下一个球孔周围的点云数据，直至完成所有球孔的检测。