文章目录

摘要

abstract

1 绪论

1.1 课题的研究背景及意义

1.2 课题的国内外研究现状

    1.2.1 管状腔体检测技术的国内外研究现状

    1.2.2 点云数据处理的国内外研究现状

    1.2.3 曲面重建技术的国内外研究现状

1.3 本文主要工作及结构

2 内型面点云数据的获取和预处理

2.1 内型面的数据采集

    2.1.1 激光三角法数据采集原理

    2.1.2 内型面数据采集系统

2.2 内型面点云数据的获取

2.3 内型面点云数据的去噪

    2.3.1 基于八叉树的大噪声去除

    2.3.2 基于双边滤波的小噪声去除

2.4 本章小结

3 内型面点云数据的配准和精简

3.1 内型面点云数据的配准

3.2 内型面点云数据的精简

    3.2.1 经典的精简算法

    3.2.2 自适应的点云精简算法

3.3 本章小结

4 内型面的三维重建与几何尺寸的测量

4.1 内型面的三维重建

    4.1.1 参数曲面重建

    4.1.2 网格曲面重建

    4.1.3 隐式曲面重建

4.2 基于法向量的几何尺寸测量

    4.2.1 法向量的计算

    4.2.2 投影面估计和点云投影

    4.2.3 热防护层厚度的计算

4.3 本章小结

5 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果

致谢

文章摘要:热防护层是固体火箭发动机的重要组成部分,研究发动机内型面的重建方法,实现热防护层厚度的准确测量,对保障最终产品的质量具有重要的指导作用。本文设计了基于激光扫描的内型面测量方法,改进了点云数据的精简方法,实现了发动机内型面的重建和热防护层厚度的测量,主要工作如下:（1）设计了基于激光位移传感器的固体火箭发动机内型面检测装置,实现了发动机内型面的扫描,并采用D-H模型将位移值转换为三维坐标点云。将点云噪声划分为大噪声和小噪声,分别采用八叉树和双边滤波的降噪方法消除了点云数据的噪声。（2）通过ICP（迭代最近点）算法实现了坐标点云的数据拼接。结合曲率精简和栅格精简算法,研究了一种自适应点云数据精简算法,在保证内型面特征的条件下,消除了点云数据的冗余。（3）通过对比不同的重建方法,选取了泊松重建法完成固体火箭发动机内型面的三维重建。研究了一种基于法向量投影的热防护层厚度测量方法,采用了基于半径的厚度渲染方法,为热防护层的进一步修复提供依据。（4）在内型面三维重建的基础上,通过发动机不同截面的测量结果表明,本文研究的测量方法得到的热防护层厚度与实际厚度的最大误差在0.1mm以内,实现了高精度的固体火箭发动机热防护层厚度的测量。

文章关键词:

论文作者:任立衡 

论文DOI:10.27470/d.cnki.ghbgc.2021.000730

论文分类号:V435