基于边缘快速立体匹配的航空发动机叶片缺损部位三维重构研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：201431204041河北工业大学硕士学位论文基于边缘快速立体匹配的航空发动机叶片缺损部位三维重构研究论文作者：董瑶学生类别：全日制专业学位类别：工程硕士领域名称：机械工程指导教师：戴士杰职称：教授资助基金项目：中国民航重大专项(编号：MHRD20130104)DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofMechanicalEngineeringRESEARCHON3DREC

2、ONSTRUCTIONOFAEROENGINEBLADEDEFECTSBASEDONEDGEFASTSTEREOMATCHINGbyDongYaoSupervisor:Prof.DaiShijieMay2017ThisworksupportedbytheMajorprojectsofCivilAviationAuthority,China.No.MHRD20130104原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文不包含

3、任何他人或集体已经发表的作品内容，也不包含本人为获得其他学位而使用过的材料。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人或集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：日期：关于学位论文版权使用授权的说明本人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的以下规定：学校有权采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供本学位论文全文或者部分内容的阅览服务；学校有权将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流；学校有权向国家有关部门

4、或者机构送交论文的复印件和电子版。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：日期：导师签名：日期：摘要随着我国民航事业的飞速发展，民用客机保有量持续快速增长。发动机维修份额占整个飞机维修份额的41%，叶片是航空发动机的心脏，高温、高压、高速等恶劣的工作环境导致其极易被损伤。为节约成本及保持发动机整体性能的稳定，将损伤量低于废弃标准的叶片进行修复，让其能够再次投入使用。目前我国民用航空发动机所有损伤叶片均需国外送修，致使叶片维修成本增加，维修周期过长，增加了民用航空飞机的运营成本，阻碍

5、了我国民用航空业的发展，故研制出具有我国自主知识产权的航空发动机叶片自动焊接修复装备已是刻不容缓的事情。为了给叶片缺损部位的焊接、打磨提供数据依据，对缺损叶片缺损部位进行三维重构显得尤为重要。本文采用立体视觉系统得到缺损部位的三维形貌信息，其优点为满足精度要求的前提下，利用少量的信息进行缺损部位的三维重构，此方法有利于重构速度的大幅提升。针对航空发动机压气机叶尖损伤的叶片，本文采用基于垂直平面的三目立体视觉系统来进行损伤叶尖的信息采集，然后根据边缘特征的立体匹配进行缺损部位的三维形貌重构。本文首先使

6、用Matlab软件中的标定工具箱同时对三个摄像机进行立体标定，得出三个摄像机之间的相互转换关系及像素坐标系与世界坐标系之间的转换关系。其次利用改进的Canny算子对摄像机采集到的视图进行边缘提取，并通过NURBS曲线进行边缘曲线的拟合和延拓，使缺损部位在二维图像上得到完整的边缘。最后再利用的边缘特征进行立体匹配，通过匹配点的空间坐标进行曲线空间拟合，拟合完成后即得到缺损部位的三维形貌信息。实验表明，该方法重构出来的缺损部位的精度在0.2mm以内，可作为后续焊接及打磨的理论依据。关键词：航空发动机叶片

7、，三维重构，立体视觉，曲线延拓，立体匹配IABSTRACTWiththedevelopmentofourcountry'scivilaviationcareer,thenumberofcivilaircraftincreasesrapidlyandsteadily.Enginemaintenanceexpenseaccountedfor41%ofthewholeaircraftmaintenanceexpense.Becauseaircraftenginebladealwaysworksinhigh

8、temperaturehighpressureandhighspeedenvironment,thebladesaretheheartofaero-engineandareeasytobedamaged.Inordertosavingcostandmaintainstabilityofengineperformancethedamagedbladesneedtoberepairedandreused.Atpresentourdamagedbladesmustbesen