一种螺旋桨外形尺寸的三维测量方法、装置及设备制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供一种螺旋桨外形尺寸的三维测量方法、装置及设备。所述方法包括：将目标螺旋桨的三维点云对齐到螺旋桨理论模型的坐标系下；基于所述螺旋桨理论模型的三维点云，将对齐后的目标螺旋桨的三维点云分为压力面和吸力面，利用插值算法分别获取压力面的形值坐标和吸力面的形值坐标；根据所述压力面的形值坐标和所述吸力面的形值坐标，获取所述目标螺旋桨的几何参数。本发明专利技术实施例能快速获取传统测量手段难以测到的螺旋桨外形尺寸的多种参数，直观反映螺旋桨外形尺寸与理论模型的全局偏差，能显著提高螺旋桨外形尺寸的测量精度和效率。

【技术实现步骤摘要】
一种螺旋桨外形尺寸的三维测量方法、装置及设备
本专利技术实施例涉及船舶
，尤其涉及一种螺旋桨外形尺寸的三维测量方法、装置及设备。
技术介绍
螺旋桨将发动机转动功率转化为推进力，船用螺旋桨具有复杂的外形和严格的设计参数要求，其建造质量直接决定了全船的推进效率、空泡性能和自身寿命。传统螺旋桨尺寸测量采用螺距规完成，但这一测量手段存在测量基准不明确、测点有限、检测区域受限等缺点；并且前后多次测量的数据无法在同一基准下对比，无法真实客观、高精度地表征螺旋桨桨叶的形貌尺寸和变化特征。因此，如何准确、全面、高精度的完成螺旋桨尺寸的检测，并且检测过程不受环境条件的限制，是亟待解决的问题。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术实施例提供一种螺旋桨外形尺寸的三维测量方法、装置及设备。第一方面，本专利技术实施例提供一种螺旋桨外形尺寸的三维测量方法，包括：将目标螺旋桨的三维点云对齐到螺旋桨理论模型的坐标系下；基于所述螺旋桨理论模型的三维点云，将对齐后的目标螺旋桨的三维点云分为压力面和吸力面，利用插值算法分别获取压力面的形值坐标和吸力面的形值坐标；根据所述压力面的形值坐标和所述吸力面的形值坐标，获取所述目标螺旋桨的几何参数。第二方面，本专利技术实施例提供一种螺旋桨外形尺寸的三维测量装置，包括：坐标对齐模块，用于将目标螺旋桨的三维点云对齐到螺旋桨理论模型的坐标系下；形值坐标模块，用于基于所述螺旋桨理论模型的三维点云，将对齐后的目标螺旋桨的三维点云分为压力面和吸力面，利用插值算法分别获取压力面的形值坐标和吸力面的形值坐标；以及几何参数模块，用于根据所述压力面的形值坐标和所述吸力面的形值坐标，获取所述目标螺旋桨的几何参数。第三方面，本专利技术实施例提供一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与所述处理器通信连接的至少一个存储器，其中：所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行本专利技术实施例第一方面所述螺旋桨外形尺寸的三维测量方法及其任一可选实施例所述的方法。第四方面，提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令执行本专利技术实施例第一方面所述螺旋桨外形尺寸的三维测量方法及其任一可选实施例的方法。本专利技术实施例提供的螺旋桨外形尺寸的三维测量方法、装置及设备，对螺旋桨整个外形轮廓的三维坐标(即三维点云)进行分类后，插值计算取压力面的形值坐标和吸力面的形值坐标，根据取压力面的形值坐标和吸力面的形值坐标计算得到螺旋桨的几何参数。本专利技术实施例能快速获取传统测量手段难以测到的螺旋桨外形尺寸的多种参数，直观反映螺旋桨外形尺寸与理论模型的全局偏差，能显著提高螺旋桨外形尺寸的测量精度和效率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例一种螺旋桨外形尺寸的三维测量方法流程示意图；图2为本专利技术实施例局部螺距定义示意图；图3为本专利技术实施例截面宽度、截面厚度计算示意图；图4为本专利技术实施例一种电子设备的框架示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。图1为本专利技术实施例一种螺旋桨外形尺寸的三维测量方法流程示意图，如图1所示的螺旋桨外形尺寸的三维测量方法，包括：100，将目标螺旋桨的三维点云对齐到螺旋桨理论模型的坐标系下；其中，目标螺旋桨轮廓的三维点云数据可以通过三维激光扫描仪、三维坐标机等获取，点云的空间分辨率越高，得到的测量结果越精确，一般分辨率不应低于1cm。为了后续计算螺旋桨与螺旋桨理论模型的形值偏差，需要将螺旋桨的三维点云对齐到螺旋桨理论模型的坐标系下。200，基于所述螺旋桨理论模型的三维点云，将对齐后的目标螺旋桨的三维点云分为压力面和吸力面，利用插值算法分别获取压力面的形值坐标和吸力面的形值坐标；压力面和吸力面是螺旋桨的两个相对的面。由于螺旋桨转动的抽吸作用，导致桨叶叶面压力大，即压力面；叶背压力下降，即吸力面；由于叶面叶背存储压力差，使得螺旋桨推动船舶前进。本专利技术实施例将旋桨的三维点云分为压力面和吸力面，可以将螺旋桨整个桨叶曲面多值函数转变为两个单值函数，为后续插值计算形值坐标提供基础，可以降低计算复杂度，提高计算效率。300，根据所述压力面的形值坐标和所述吸力面的形值坐标，获取所述目标螺旋桨的几何参数。其中螺旋桨的几何参数包括局部螺距、截面螺距、桨叶螺距、截面宽度和截面厚度等。本专利技术实施例提供的螺旋桨外形尺寸的三维测量方法，对螺旋桨整个外形轮廓的三维坐标(即三维点云)进行分类后，插值计算取压力面的形值坐标和吸力面的形值坐标，根据取压力面的形值坐标和吸力面的形值坐标计算得到螺旋桨的几何参数。本专利技术实施例能快速获取传统测量手段难以测到的螺旋桨外形尺寸的多种参数，直观反映螺旋桨外形尺寸与理论模型的全局偏差，能显著提高螺旋桨外形尺寸的测量精度和效率。基于上述实施例，所述螺旋桨外形尺寸的三维测量方法还包括：400，获取目标点到相应点的偏差距离，其中，所述目标点为对齐后的目标螺旋桨的三维点云中的点，所述相应点为螺旋桨理论模型的三维点云中与所述目标点的对应的点。由于本专利技术实施例将目标螺旋桨的三维点云对齐到螺旋桨理论模型的坐标系下，通过计算目标螺旋桨的三维点云的每一点，与螺旋桨理论模型的三维点云的相应点的距离，即可获得螺旋桨的外形尺寸的偏差。若某个目标点到相应点的偏差距离为0，则说明螺旋桨在该点无偏差，与设计相符；若某个目标点到相应点的偏差距离不为0，则偏差距离越大，说明螺旋桨在该点与设计偏差越大。进一步，可以在模型图上，以不同颜色标识距离的大小，形成螺旋桨全局三维偏差云图，给出直观的结果。基于上述实施例，步骤100，所述将目标螺旋桨的三维点云对齐到螺旋桨理论模型的坐标系下，具体包括：100.1，利用点云拟合得到所述目标螺旋桨的轴毂的特征部位，使所述目标螺旋桨的轴毂的特征部位与在所述螺旋桨理论模型的轴毂的特征部位对齐；其中，所述特征部位为大端面、小端面和轴线中的一种或多种；100.2，移动所述目标螺旋桨的三维点云，使所述目标螺旋桨的三维点云的所有点与所述螺旋桨理论模型之间的平均偏差最小。需要说明的是，坐标对齐的方法可以采用全局最佳对齐方法或者特征最佳对齐方法。全局最佳对齐方法的基本思想是：通过提取三维点云形成的三角面片的法向量寻找理论模型的相同区域，形成映射关系；固定螺旋桨理论模型，不断移动目标螺旋桨的三维点云模型，并计算目标螺旋桨的三维点云模型的所有点与螺旋桨理论模型之间偏差，直到目标螺旋桨的三维点云模型与螺旋桨理论模型的平均偏差最小为止。特征最佳对齐方法的基本思想是：在保证目标螺旋桨的三维点云模型与螺旋桨理论模型的面、轴线等几何特征对齐的前提下，不断移动目标螺旋桨的三维点云本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种螺旋桨外形尺寸的三维测量方法，其特征在于，包括：将目标螺旋桨的三维点云对齐到螺旋桨理论模型的坐标系下；基于所述螺旋桨理论模型的三维点云，将对齐后的目标螺旋桨的三维点云分为压力面和吸力面，利用插值算法分别获取压力面的形值坐标和吸力面的形值坐标；根据所述压力面的形值坐标和所述吸力面的形值坐标，获取所述目标螺旋桨的几何参数。

【技术特征摘要】
1.一种螺旋桨外形尺寸的三维测量方法，其特征在于，包括：将目标螺旋桨的三维点云对齐到螺旋桨理论模型的坐标系下；基于所述螺旋桨理论模型的三维点云，将对齐后的目标螺旋桨的三维点云分为压力面和吸力面，利用插值算法分别获取压力面的形值坐标和吸力面的形值坐标；根据所述压力面的形值坐标和所述吸力面的形值坐标，获取所述目标螺旋桨的几何参数。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：获取目标点到相应点的偏差距离，其中，所述目标点为对齐后的目标螺旋桨的三维点云中的点，所述相应点为螺旋桨理论模型与所述目标点的对应的点。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述将目标螺旋桨的三维点云对齐到螺旋桨理论模型的坐标系下，具体包括：利用点云拟合得到所述目标螺旋桨的轴毂的特征部位，使所述目标螺旋桨的轴毂的特征部位与在所述螺旋桨理论模型的轴毂的特征部位对齐；其中，所述特征部位为大端面、小端面和轴线中的一种或多种；移动所述目标螺旋桨的三维点云，使所述目标螺旋桨的三维点云的所有点与所述螺旋桨理论模型之间的平均偏差最小。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述螺旋桨理论模型的三维点云，将对齐后的目标螺旋桨的三维点云分为压力面和吸力面，具体包括：对所述螺旋桨理论模型进行网格划分，获得所述螺旋桨理论模型的三维点云；根据所述螺旋桨理论模型的三维点云所在的桨叶属性，将所述螺旋桨理论模型的三维点云分为压力面点云和吸力面点云；分别计算所述目标螺旋桨的三维点云的每个点到所述压力面点云和吸力面点云的距离；将距离所述压力面点云较近的目标螺旋桨的三维点云确定为压力面，将距离所述吸力面点云较近的目标螺旋桨的三维点云确定为吸力面。5.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，所述利用插值算法分别获取压力面的形值坐标和吸力面的形值坐标，具体包括：将所述目标螺旋桨的三维点云坐标从笛卡尔坐标系转换到柱坐标系；根据所述目标螺旋桨的压力面几何参数的特征点所在的半径R1和角度θ1，插值计算压力面特征点的高度z1，获得压力面特征点的形值坐标为(R1,θ1,z1)；根据所述目标螺旋桨的吸...

【专利技术属性】
技术研发人员：王敏，冷文军，雷明，王保建，龚君来，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七一九研究所，
类型：发明
国别省市：湖北,42