CN114166136B - 一种进气道唇口直径获取方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种进气道唇口直径获取方法及装置，属于测量技术领域，用以解决现有进气道唇口直径计算方法无法得到能够符合产品实际状态的结果的问题。一种进气道唇口直径获取方法，包括：对所述进气道进行激光扫描，得到所述进气道的点云数据，并对齐所述进气道的点云数据和理论模型；以所述理论模型中唇口的一个横切面为剪切平面，对对齐后的点云数据和理论模型进行断面剪切，得到剪切草图；对剪切草图上唇口的点云数据进行描边，形成实际唇口曲线；处理剪切草图上两个侧板的点云数据，得到两个侧板的实际夹角；根据所述实际唇口曲线和所述实际夹角，获得进气道唇口的直径。
Description
技术领域
本发明涉及测量技术领域，尤其涉及一种进气道唇口直径获取方法及装置。
背景技术
进气道唇口直径是进气道的重要技术指标之一。
在很多进气道类产品中，进气道唇口由蒙皮焊接而成，整体厚度约为2mm，而唇口的边缘薄至1mm以内，这就造成了进气道唇口原本设计的标准圆在实际生产中会产品变形，唇口圆的圆度甚至能达到1mm～2mm；同时，观察实际状态下的唇口圆的放大图可知，放大后的唇口圆呈波浪形，这极大地影响了唇口直径的精确计算。
目前，在计算唇口圆的直径时，通常选取唇口圆上所有的数据点、或者选取几个特征点，采用最小二乘法方式去构造标准圆，以得到进气道唇口直径(即“唇口圆直径”)。但是，这种方式获得进气道唇口直径与实际状态的唇口圆相差较大。
因此，传统的进气道唇口直径计算方法无法得到能够符合产品实际状态的结果。
发明内容
鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种进气道唇口直径获取方法及装置，用以解决现有进气道唇口直径计算方法无法得到能够符合产品实际状态的结果的问题。
一方面，本发明实施例公开了一种进气道唇口直径获取方法，所述进气道包括呈八字形设置的两个侧板、以及设置在两个侧板之间的唇口；其中，所述唇口为下凸的圆弧面；所述方法包括：
对所述进气道进行激光扫描，得到所述进气道的点云数据，并对齐所述进气道的点云数据和理论模型；
以所述理论模型中唇口的一个横切面为剪切平面，对对齐后的点云数据和理论模型进行断面剪切，得到剪切草图；
对剪切草图上唇口的点云数据进行描边，形成实际唇口曲线；
处理剪切草图上两个侧板的点云数据，得到两个侧板的实际夹角；
根据所述实际唇口曲线和所述实际夹角，获得进气道唇口的直径。
在上述方案的基础上，本发明还做出了如下改进：
进一步，根据所述实际唇口曲线和所述实际夹角，获得进气道唇口的直径，包括：
获取剪切草图上理论模型中两个侧板的理论夹角；
判断所述理论夹角与所述实际夹角之间偏差的绝对值是否大于偏差阈值，
若是，则无法获得进气道唇口的直径；
若否，通过执行以下操作获取进气道唇口的直径：
将剪切草图上理论模型的标准唇口曲线与所述实际唇口曲线绘制成封闭曲线，获得实际唇口曲线相对标准唇口曲线的凸出面积和凹陷面积；
基于所述凸出面积、凹陷面积、实际夹角和理论夹角，获得进气道唇口的直径。
进一步，所述基于所述凸出面积、凹陷面积、实际夹角和理论夹角获得进气道唇口的直径，包括：
基于所述凸出面积、凹陷面积、实际夹角和理论夹角，得到唇口的实际等效半径；
根据唇口的实际等效半径和所述实际夹角，得到进气道唇口的直径。
进一步，所述唇口的实际等效半径rs表示为：
其中，rl表示剪切草图上理论模型中唇口的理论半径，st、sa、αs和αl分别表示所述凸出面积、凹陷面积、实际夹角和理论夹角。
进一步，所述获得实际唇口曲线相对标准唇口曲线的凸出面积和凹陷面积，包括：
将实际唇口曲线相对标准唇口曲线的若干凸出部分的面积之和作为所述凸出面积；
将实际唇口曲线相对标准唇口曲线的若干凹陷部分的面积之和作为所述凹陷面积。
进一步，通过以下方式确定所述剪切平面：
建立垂直于理论模型中唇口端面的平面，
将建立的平面沿理论模型的唇口方向偏移设定距离，得到所述剪切平面。
进一步，所述设定距离为圆弧面宽度的25％～50％。
进一步，所述点云数据为三维数据；所述理论模型为三维模型。
另一方面，本发明实施例公开了一种进气道唇口直径获取装置，包括：
数据采集及对齐模块，用于对所述进气道进行激光扫描，得到所述进气道的点云数据，并对齐所述点云数据和所述进气道的理论模型；
剪切草图生成模块，用于以所述理论模型中唇口的一个横切面为剪切平面，对对齐后的点云数据和理论模型进行断面剪切，得到剪切草图；
进气道唇口的直径获取模块，用于对剪切草图上唇口的点云数据进行描边，形成实际唇口曲线；还用于处理剪切草图上两个侧板的点云数据，得到两个侧板的实际夹角；还用于根据所述实际唇口曲线和所述实际夹角，获得进气道唇口的直径。
进一步，所述进气道包括呈八字形设置的两个侧板、以及设置在两个侧板之间的唇口；其中，所述唇口为下凸的圆弧面。
与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：
本发明公开的进气道唇口直径获取方法及装置，具备如下效果：
第一，改进了进气道唇口直径获取方式：将实际采集的进气道的点云数据与进气道的理论模型相结合，通过剪切平面的方式获得剪切草图，然后通过分析剪切草图上的点云数据和理论模型，得到进气道唇口的直径；
第二，在执行进气道唇口直径计算的过程中，通过凹、凸面积的形式来体现唇口圆的波浪形特征，使得计算出的直径更贴合实际情况，有效提升了进气道唇口直径计算结果的准确度，并使得通过本发明中方式得到的进气道唇口直径计能够更加符合产品的实际状态。
第三，在执行进气道唇口直径计算之前，先判断所述理论夹角与所述实际夹角之间偏差的绝对值是否大于偏差阈值，若是，则实际夹角严重偏离理论夹角，直接导致进气道唇口直径计算结果准确度的降低，因此，这种情况下将不再执行进气道唇口直径的计算。只有当理论夹角与所述实际夹角之间偏差的绝对值不大于偏差阈值时，后续的进气道唇口直径计算结果才有意义，此时再执行进气道唇口直径的计算。因此，本发明通过增加阈值判断的方式能够有效提升进气道唇口直径的计算效率和计算准确度。
本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
图1为进气道示意图；
图2为本发明实施例1中的进气道唇口直径获取方法流程图；
图3为本发明实施例1中标准唇口曲线与实际唇口曲线绘制成封闭曲线示意图；
图4为本发明实施例2中的进气道唇口直径获取装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
在本实施例中，唇口部分的主要作用是要保证通过唇口流入发动机的气体总量保持在一定范围内，唇口的部分形变并不会对产品飞行造成重大影响，只需要保证进气量满足设计指标即可，而进气量是通过唇口圆的截面面积来保障，而一旦能够计算出截面的面积就可以通过面积公式反向推算出唇口圆的等效直径。基于该思路，形成了本发明实施例的方案，具体介绍如下：
首先，需要说明的是，在本发明实施例中，进气道包括呈八字形设置的两个侧板、以及设置在两个侧板之间的唇口；其中，所述唇口为下凸的圆弧面，结构示意图如图1所示。由于只有在唇口为圆弧面的情况下，直径的获取才有意义，因此，本实施例中的方案仅对唇口为圆弧面的情况有效。
实施例1
本发明实施例1公开了一种进气道唇口直径获取方法，流程图如图2所示，所述方法包括：
步骤S1：对所述进气道进行激光扫描，得到所述进气道的点云数据，并对齐所述进气道的点云数据和理论模型；
具体地，步骤S1中所采集的点云数据为三维数据，同时，进气道的理论模型为三维模型。
采用现有的方式即可对齐点云数据和进气道的理论模型，具体的对齐方式不再赘述。
步骤S2：以所述理论模型中唇口的一个横切面为剪切平面，对对齐后的点云数据和理论模型进行断面剪切，得到剪切草图；
优选地，在该步骤中，可以通过以下方式确定所述剪切平面：
步骤S21：建立垂直于理论模型中唇口端面的平面；
步骤S22：将建立的平面沿理论模型的唇口方向偏移设定距离，得到所述剪切平面。
步骤S22中偏移后的平面，就相当于唇口的一个横切面。这样处理的优势在于，通过这种方式构造出的剪切平面，能够保证在草图构造的时候，基于剪切平面将唇口的点云数据剪切出完整、流畅的断面曲线。
同时，为更好地保证剪切效果，本实施例中还对偏移的设定距离进行了如下限定：设定距离为圆弧面宽度的25％～50％。示例性地，当唇口的圆弧面的宽度为20mm时，需要保证剪切平面切出来的断面曲线连续不间断，且尽量靠近唇口边缘，一般地，偏移的设定距离在5～10mm之间。实践表明，在该偏移距离范围内，能够得到效果较好的断面曲线。
步骤S3：对剪切草图上唇口的点云数据进行描边，形成实际唇口曲线；
具体地，在步骤S3中，通过曲线描边的方式，对剪切草图上唇口的点云数据进行依次连接，从而形成实际唇口曲线。
步骤S4：处理剪切草图上两个侧板的点云数据，得到两个侧板的实际夹角；
具体地，在臂肘S4中，基于两个侧板的点云数据绘制得到相应的两条直线，并将两条直线的夹角作为两个侧板的实际夹角。
步骤S5：根据所述实际唇口曲线和所述实际夹角，获得进气道唇口的直径。
步骤S51：获取剪切草图上理论模型中两个侧板的理论夹角；
其中，理论夹角为理论模型中两个侧板之间的夹角。
步骤S52：判断所述理论夹角与所述实际夹角之间偏差的绝对值是否大于偏差阈值，
步骤S53：若是，则无法获得进气道唇口的直径；则实际夹角严重偏离理论夹角，直接导致进气道唇口直径计算结果准确度的降低，因此，这种情况下将不再执行进气道唇口直径的计算。
步骤S54：若否，通过执行以下操作获取进气道唇口的直径：
步骤S541：将剪切草图上理论模型的标准唇口曲线与所述实际唇口曲线绘制成封闭曲线，获得实际唇口曲线相对标准唇口曲线的凸出面积和凹陷面积；封闭曲线的效果图如图3所示；
考虑到唇口的实际情况可能为波浪形，因此，得到的封闭曲线中，可能存在一个或多个凸出部分、凹陷部分；在本实施例中，将实际唇口曲线相对标准唇口曲线的若干凸出部分的面积之和作为所述凸出面积；将实际唇口曲线相对标准唇口曲线的若干凹陷部分的面积之和作为所述凹陷面积。
步骤S542：基于所述凸出面积、凹陷面积、实际夹角和理论夹角，获得进气道唇口的直径。
具体地，
步骤S5421：基于所述凸出面积、凹陷面积、实际夹角和理论夹角，得到唇口的实际等效半径；
所述唇口的实际等效半径rs表示为：
其中，rl表示剪切草图上理论模型中唇口的理论半径，st、sa、αs和αl分别表示所述凸出面积、凹陷面积、实际夹角和理论夹角。
步骤S5422：根据唇口的实际等效半径和实际夹角，得到进气道唇口的直径。
该过程均基于现有的数据公式即可实现，此处不再赘述。
综上，与现有技术相比，本实施例中的进气道唇口直径获取方法，具备如下优点：
第一，改进了进气道唇口直径获取方式：将实际采集的进气道的点云数据与进气道的理论模型相结合，通过剪切平面的方式获得剪切草图，然后通过分析剪切草图上的点云数据和理论模型，得到进气道唇口的直径；
第二，在执行进气道唇口直径计算的过程中，通过凹、凸面积的形式来体现唇口圆的波浪形特征，使得计算出的直径更贴合实际情况，有效提升了进气道唇口直径计算结果的准确度，并使得通过本发明中方式得到的进气道唇口直径计能够更加符合产品的实际状态。
第三，在执行进气道唇口直径计算之前，先判断所述理论夹角与所述实际夹角之间偏差的绝对值是否大于偏差阈值，若是，则实际夹角严重偏离理论夹角，直接导致进气道唇口直径计算结果准确度的降低，因此，这种情况下将不再执行进气道唇口直径的计算。只有当理论夹角与所述实际夹角之间偏差的绝对值不大于偏差阈值时，后续的进气道唇口直径计算结果才有意义，此时再执行进气道唇口直径的计算。因此，本发明通过增加阈值判断的方式能够有效提升进气道唇口直径的计算效率和计算准确度。
实施例2
本发明实施例2，还公开了一种进气道唇口直径获取装置，装置的结构示意图如图4所示，所述装置包括：
数据采集及对齐模块，用于对所述进气道进行激光扫描，得到所述进气道的点云数据，并对齐所述进气道的点云数据和理论模型；
剪切草图生成模块，用于以所述理论模型中唇口的一个横切面为剪切平面，对对齐后的点云数据和理论模型进行断面剪切，得到剪切草图；
进气道唇口的直径获取模块，用于对剪切草图上唇口的点云数据进行描边，形成实际唇口曲线；还用于处理剪切草图上两个侧板的点云数据，得到两个侧板的实际夹角；还用于根据所述实际唇口曲线和所述实际夹角，获得进气道唇口的直径。
本发明装置实施例的具体实施过程参见上述方法实施例即可，本实施例在此不再赘述。
由于本发明装置实施例与上述方法实施例原理相同，所以本装置也具有上述方法实施例相应的技术效果。
本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读存储介质中。其中，所述计算机可读存储介质为磁盘、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种进气道唇口直径获取方法，所述进气道包括呈八字形设置的两个侧板、以及设置在两个侧板之间的唇口；其中，所述唇口为下凸的圆弧面；其特征在于，所述方法包括：
对所述进气道进行激光扫描，得到所述进气道的点云数据，并对齐所述进气道的点云数据和理论模型；
以所述理论模型中唇口的一个横切面为剪切平面，对对齐后的点云数据和理论模型进行断面剪切，得到剪切草图；
对剪切草图上唇口的点云数据进行描边，形成实际唇口曲线；
处理剪切草图上两个侧板的点云数据，得到两个侧板的实际夹角；
根据所述实际唇口曲线和所述实际夹角，获得进气道唇口的直径；
根据所述实际唇口曲线和所述实际夹角，获得进气道唇口的直径，包括：
获取剪切草图上理论模型中两个侧板的理论夹角；
判断所述理论夹角与所述实际夹角之间偏差的绝对值是否大于偏差阈值，
若是，则无法获得进气道唇口的直径；
若否，通过执行以下操作获取进气道唇口的直径：
将剪切草图上理论模型的标准唇口曲线与所述实际唇口曲线绘制成封闭曲线，获得实际唇口曲线相对标准唇口曲线的凸出面积和凹陷面积；
基于所述凸出面积、凹陷面积、实际夹角和理论夹角，获得进气道唇口的直径；
所述基于所述凸出面积、凹陷面积、实际夹角和理论夹角获得进气道唇口的直径，包括：
基于所述凸出面积、凹陷面积、实际夹角和理论夹角，得到唇口的实际等效半径；
根据唇口的实际等效半径和所述实际夹角，得到进气道唇口的直径；
所述唇口的实际等效半径rs表示为：
其中，rl表示剪切草图上理论模型中唇口的理论半径，st、sa、αs和αl分别表示所述凸出面积、凹陷面积、实际夹角和理论夹角。
2.根据权利要求1所述的进气道唇口直径获取方法，其特征在于，所述获得实际唇口曲线相对标准唇口曲线的凸出面积和凹陷面积，包括：
将实际唇口曲线相对标准唇口曲线的若干凸出部分的面积之和作为所述凸出面积；
将实际唇口曲线相对标准唇口曲线的若干凹陷部分的面积之和作为所述凹陷面积。
3.根据权利要求1所述的进气道唇口直径获取方法，其特征在于，通过以下方式确定所述剪切平面：
建立垂直于理论模型中唇口端面的平面，
将建立的平面沿理论模型的唇口方向偏移设定距离，得到所述剪切平面。
4.根据权利要求3所述的进气道唇口直径获取方法，其特征在于，所述设定距离为圆弧面宽度的25％～50％。
5.根据权利要求1所述的进气道唇口直径获取方法，其特征在于，
所述点云数据为三维数据；所述理论模型为三维模型。
6.一种采用权利要求1-5中任一项所述的进气道唇口直径获取方法的进气道唇口直径获取装置，其特征在于，包括：
数据采集及对齐模块，用于对所述进气道进行激光扫描，得到所述进气道的点云数据，并对齐所述点云数据和所述进气道的理论模型；
剪切草图生成模块，用于以所述理论模型中唇口的一个横切面为剪切平面，对对齐后的点云数据和理论模型进行断面剪切，得到剪切草图；
进气道唇口的直径获取模块，用于对剪切草图上唇口的点云数据进行描边，形成实际唇口曲线；还用于处理剪切草图上两个侧板的点云数据，得到两个侧板的实际夹角；还用于根据所述实际唇口曲线和所述实际夹角，获得进气道唇口的直径。
7.根据权利要求6所述的进气道唇口直径获取装置，其特征在于，所述进气道包括呈八字形设置的两个侧板、以及设置在两个侧板之间的唇口；其中，所述唇口为下凸的圆弧面。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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