【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于检验检测的，具体涉及一种基于三维激光扫描的固体火箭发动机金属件检测方法。
技术介绍
1、固体火箭发动机是以固体化学推进剂作为动力来源的推进装置，广泛应用于航天、国防等领域，其产品质量的好坏直接关系着发射任务的成败。所以，对固体火箭发动机金属件进行检验是必要的。因为接触式测量可能会使固体火箭发动机金属件表面产生磨损，故采用非接触式测量技术。三维激光扫描是集光、电、机械、计算机设备于一体的非接触式测量技术，其基本原理是三角测量法，将几何光学与空间坐标变换相结合进行多点密集测量进而实现被测物体表面轮廓的再现。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了一种基于三维激光扫描的固体火箭发动机金属件检测方法，能够通过一次性扫描获得完整的三维点云模型，避免拼接误差，实现对固体火箭发动机金属件进行全面扫描。
2、实现本专利技术的技术方案如下：
3、一种基于三维激光扫描的固体火箭发动机金属件检测方法，包括以下步骤：
4、步骤一、分析待测固体火箭发动机金属件特征，设计工装完成固体火箭发动机金属件的安装；
5、步骤二、采用flexscan软件以在线编程的方式规划扫描路径，同种金属件仅需一次编程，后续直接调用；
6、步骤三、利用标定板和标定程序实现三维激光扫描仪自动标定；
7、步骤四、利用三维激光扫描仪采集固体火箭发动机金属件表面的三维点云数据，形成三维点云模型；
8、步骤五、依据icp准则实现固体火箭发动
9、步骤六、对首件固体火箭发动机金属件的扫描模型进行尺寸测量，定义3d比较、尺寸测量、出具报告的格式和内容，完成测量模板；
10、步骤七、将处理后的模型导入geomagic control x插件，实现固体火箭发动机金属件自动检测。
11、进一步地，所述步骤一的具体步骤为：从固体火箭发动机金属件外形结构、待测指标类型、表面材料特性的角度出发，遵循手动、气动、液压、伺服的选用顺序设计工装，依据定位夹紧后不移动原则、定位夹紧后不变形原则、定位夹紧后不振动原则完成固体火箭发动机金属件的安装。
12、进一步地，所述步骤二的具体步骤为：首先，用随机采样的方式生成冗余候选视点，并计算每个视点下机器人的位姿和视点之间的机器人运动关系；其次，评估视点集和待测金属件表面片之间的可见性关系以及测量质量；最后，在候选视点集中采用马尔科夫决策过程建模，并用蒙特卡洛树搜索法求解出一条能够满足覆盖要求的最短视点路径。
13、进一步地，所述步骤三的具体步骤为：预先设定标定程序，将示教器调整为自动模式，标定板安装于指定位置，调用自动标定程序，实现自动标定。
14、进一步地，所述步骤四的具体步骤为：沿着规划好的路径驱动六自由度机器人和高精度转台，调整扫描模式、曝光度、解析度，三维激光扫描仪信号发射器投射线激光到被测固体火箭发动机金属件表面，同时接收器接收被测金属件表面反射的光，由此采集固体火箭发动机金属件表面的点云数据，并形成三维点云模型。
15、进一步地，所述步骤五的具体步骤为：求取三维点云模型和设计点云模型之间的对应点对，基于对应点对构造旋转平移矩阵。利用该矩阵将三维点云模型变换到设计模型的坐标系下，实现模型配准。利用高斯低通滤波器过滤噪点，使图像平滑。
16、进一步地，所述步骤六的具体步骤为：无需创建对应特征，在所述步骤五处理的模型上测量尺寸，测量长度尺寸、角度尺寸、半径/直径尺寸、圆度、同轴度、垂直度、水平度、形位公差，编辑需输出的报告样式，完成测量模板。
17、进一步地，所述步骤七的具体步骤为：定义对照规则，geomagic control x插件依据首件测量模型工作，自动打开测量软件，导入新扫描模型后进行配准，执行测量模型中的所有操作，完成尺寸的测量工作后按照模板将报告导出到指定位置，报告支持pdf、excel、txt、csv的格式。
18、有益效果：
19、1.本专利技术的三维激光扫描技术是非接触式测量，与传统的接触式手工检验或三坐标检验相比，具有高效率、高精度、操作便捷等显著优势，是该技术首次应用于固体火箭发动机金属件检测领域。
20、2.本专利技术引入检测工装夹持待测固体火箭发动机金属件，可以通过一次性扫描获得完整的三维点云模型，无需二次扫描后依据特征点拼接，剔除了拼接误差，极大地提升了检测精度。
21、3、本专利技术的工装夹具该工装由底座、支撑架和定位夹构成，底座确保整个结构的平衡度，不易翻倒；支架用于固定定位夹和粘贴标记点；定位夹呈品字形安装于支撑架上，顶部定位夹可沿纵向活动，两侧定位夹可沿纵向活动或在120°范围内呈圆弧运动，三个定位夹共同作用，达到固定工件的目的。使用时调整定位夹使工件得以稳定固定且激光能够360°覆盖该工件。
22、4.本专利技术采用icp点云配准与高斯低通滤波技术，去除冗余点且能够直接在处理后的模型上选中对应特征，降低了固体火箭发动机金属件三维点云模型进行后期处理的时间成本和储存成本。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于三维激光扫描的固体火箭发动机金属件检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的基于三维激光扫描的固体火箭发动机金属件检测方法，其特征在于，所述步骤一的具体步骤为：从固体火箭发动机金属件外形结构、待测指标类型、表面材料特性的角度出发，遵循手动、气动、液压、伺服的选用顺序设计工装，依据定位夹紧后不移动原则、定位夹紧后不变形原则、定位夹紧后不振动原则完成固体火箭发动机金属件的安装。
3.如权利要求1或2所述的基于三维激光扫描的固体火箭发动机金属件检测方法，其特征在于，所述步骤二的具体步骤为：首先，用随机采样的方式生成冗余候选视点，并计算每个视点下机器人的位姿和视点之间的机器人运动关系；其次，评估视点集和待测金属件表面片之间的可见性关系以及测量质量；最后，在候选视点集中采用马尔科夫决策过程建模，并用蒙特卡洛树搜索法求解出一条能够满足覆盖要求的最短视点路径。
4.如权利要求1所述的基于三维激光扫描的固体火箭发动机金属件检测方法，其特征在于，所述步骤三的具体步骤为：预先设定标定程序，将示教器调整为自动模式，标定板安装于指定位置，
5.如权利要求1所述的基于三维激光扫描的固体火箭发动机金属件检测方法，其特征在于，所述步骤四的具体步骤为：沿着规划好的路径驱动六自由度机器人和高精度转台，调整扫描模式、曝光度、解析度，三维激光扫描仪信号发射器投射线激光到被测固体火箭发动机金属件表面，同时接收器接收被测金属件表面反射的光，由此采集固体火箭发动机金属件表面的点云数据，并形成三维点云模型。
6.如权利要求1所述的基于三维激光扫描的固体火箭发动机金属件检测方法，其特征在于，所述步骤五的具体步骤为：求取三维点云模型和设计点云模型之间的对应点对，基于对应点对构造旋转平移矩阵；利用该矩阵将三维点云模型变换到设计模型的坐标系下，实现模型配准；利用高斯低通滤波器过滤噪点，使图像平滑。
7.如权利要求6所述的基于三维激光扫描的固体火箭发动机金属件检测方法，其特征在于，所述步骤六的具体步骤为：无需创建对应特征，在所述步骤五处理的模型上测量尺寸，测量长度尺寸、角度尺寸、半径/直径尺寸、圆度、同轴度、垂直度、水平度、形位公差，编辑需输出的报告样式，完成测量模板。
8.如权利要求1所述的基于三维激光扫描的固体火箭发动机金属件检测方法，其特征在于，所述步骤七的具体步骤为：定义对照规则，Geomagic Control X插件依据首件测量模型工作，自动打开测量软件，导入新扫描模型后进行配准，执行测量模型中的所有操作，完成尺寸的测量工作后按照模板将报告导出到指定位置，报告支持pdf、excel、txt、CSV的格式。
...【技术特征摘要】
1.一种基于三维激光扫描的固体火箭发动机金属件检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的基于三维激光扫描的固体火箭发动机金属件检测方法，其特征在于，所述步骤一的具体步骤为：从固体火箭发动机金属件外形结构、待测指标类型、表面材料特性的角度出发，遵循手动、气动、液压、伺服的选用顺序设计工装，依据定位夹紧后不移动原则、定位夹紧后不变形原则、定位夹紧后不振动原则完成固体火箭发动机金属件的安装。
3.如权利要求1或2所述的基于三维激光扫描的固体火箭发动机金属件检测方法，其特征在于，所述步骤二的具体步骤为：首先，用随机采样的方式生成冗余候选视点，并计算每个视点下机器人的位姿和视点之间的机器人运动关系；其次，评估视点集和待测金属件表面片之间的可见性关系以及测量质量；最后，在候选视点集中采用马尔科夫决策过程建模，并用蒙特卡洛树搜索法求解出一条能够满足覆盖要求的最短视点路径。
4.如权利要求1所述的基于三维激光扫描的固体火箭发动机金属件检测方法，其特征在于，所述步骤三的具体步骤为：预先设定标定程序，将示教器调整为自动模式，标定板安装于指定位置，调用自动标定程序，实现自动标定。
5.如权利要求1所述的基于三维激光扫描的固体火箭发动机金属件检测方法，其特征在于，所述步骤四的具体步骤为：沿着规划好的路径驱动六自由度...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱金薇，昝文媛，乔娅婷，耿靖源，王玉平，
申请(专利权)人：陕西电器研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。