利索能及
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专利号: 2025105794782
申请人: 苏州工学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-08-12
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于结构光视觉的航空叶片叶尖轨迹生成方法,其特征在于,包括以下步骤:通过3D面结构光相机捕获航空叶片的叶尖点云并滤波去噪得到均匀化点云;

针对均匀化点云中的每个点采用主成分分析方法确定局部法向并构建切平面,计算点的邻点在切平面的投影,筛选投影极角的角度差值超过设定角度阈值的点为边缘点;

采用主成分分析方法确定均匀化点云中边缘点所代表的叶尖第一主方向,构建新坐标系 使 对齐第一主方向,将边缘点云从原始坐标系转换到新坐标系,在XY和XZ维度以带有端点约束的多项式通过最小二乘法求解拟合中间线,再将拟合得到的中间线转换回原始坐标。

2.根据权利要求1所述的基于结构光视觉的航空叶片叶尖轨迹生成方法,其特征在于,在中间线转换回原始坐标后对中间线进行平滑处理并进行均匀分段。

3.根据权利要求2所述的基于结构光视觉的航空叶片叶尖轨迹生成方法,其特征在于,所述均匀分段的步骤包括首先计算整条中间线的累计长度,然后根据总长度和目标段数确定每个采样点的位置,通过线性插值获得对应点的坐标。

4.根据权利要求1所述的基于结构光视觉的航空叶片叶尖轨迹生成方法,其特征在于,所述滤波去噪包括先通过设定Z轴数值区间进行高度滤波,然后进行体素滤波。

5.根据权利要求1所述的基于结构光视觉的航空叶片叶尖轨迹生成方法,其特征在于,所述针对均匀化点云中的每个点采用主成分分析方法确定局部法向并构建切平面包括从点云中选取点 的k个最近邻点,记为 ,其中 ,其中 ,是点 的横坐标, 是点 的纵坐标, 是点 的高度坐标;

对点云数据零均值化为 ,其中:

其中: ;

计算协方差矩阵G的特征值和特征向量,得到三个特征值 以及对应的特征向量 ,与最小特征值 对应的特征向量 是点 的法向量 ,与法向量 正交的平面即为切平面, ,其中 是 的转置。

6.根据权利要求5所述的基于结构光视觉的航空叶片叶尖轨迹生成方法,其特征在于,k的取值不小于50。

7.根据权利要求1所述的基于结构光视觉的航空叶片叶尖轨迹生成方法,其特征在于,筛选投影极角的角度差值时首尾角度差值 为 , 表示第一个投影极角, 表示最后一个投影极角。

8.根据权利要求1所述的基于结构光视觉的航空叶片叶尖轨迹生成方法,其特征在于,采用主成分分析方法确定均匀化点云中边缘点的第一主方向包括:设原坐标系下三维边缘点云数据 ,其中:,

对点云数据零均值化为 ,其中:

其中,N为边缘点云总数量, ,

计算协方差矩阵C的特征值和特征向量,最大的特征值对应的特征向量 代表数据的第一主方向,,其中 为 的转置。

9.根据权利要求1所述的基于结构光视觉的航空叶片叶尖轨迹生成方法,其特征在于,构建新坐标系时,在空间中选取一个与 轴不平行的参考向量 , 轴为,为 轴单位向量,再通过右手螺旋定则确定 轴, 轴为。

10.根据权利要求1所述的基于结构光视觉的航空叶片叶尖轨迹生成方法,其特征在于,所述在XY和XZ维度以带有端点约束的多项式通过最小二乘法求解拟合中间线包括:以叶尖第一主方向上的极值点为端点,构建通过端点的线性插值函数,,,

极值点坐标为 ;

通过多项式修正定义点云数据与线性基差的残差:,

其中, ,

为加权项,k是多项式阶数,

将问题转换为转化为线性方程组利用最小化二乘法求解多项式系数a,b。