买专利卖专利找龙图腾，真高效！ 查专利查商标用IPTOP,全免费！专利年费监控用IP管家,真方便！

龙图腾网获悉中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所申请的专利一种基于点云数据的导向器喉道面积测算方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN115597526B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-01-13发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202211055839.6，技术领域涉及：G01B11/28；该发明授权一种基于点云数据的导向器喉道面积测算方法是由蔡项宇;王一璋;何小妹;张学仪;王卓然设计研发完成，并于2022-08-31向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于点云数据的导向器喉道面积测算方法在说明书摘要公布了：本发明公开的一种基于点云数据的导向器喉道面积测算方法，属于几何参数精密测量领域。本发明包括导向器的扫描测量数据文件进行解析和拓扑关系重建、涡轮导向器的点云数据的自动分割、双联导向叶片喉道面积的计算和涡轮导向器喉道面积的输出。本发明通过构造空间平面与双联导向叶片的相交方法求得的喉道面积，不涉及经验公式，测算精度更高。本发明通过叶片的圆柱面截面数据的自动分割结果“衍射”出涡轮导向器的点云数据自动分割出全部相邻的双联导向叶片数据，避免分割点云的人为操作，在利用双联导向叶片数据集计算叶片喉道面积基础上求出涡轮导向器的喉道面积。本发明还具有重复性强、测量效率高和测量周期短、避免叶片表面划伤等优点。

本发明授权一种基于点云数据的导向器喉道面积测算方法在权利要求书中公布了：1.一种基于点云数据的导向器喉道面积测算方法，其特征在于：通过光学扫描的测量方法和点云处理得到航空发动机涡轮导向器的喉道面积，所述一种基于点云数据的导向器喉道面积测算方法包括涡轮导向器的扫描点云数据文件的解析和拓扑关系建立、涡轮导向器的点云数据的自动分割、双联导向叶片全窗口和半窗口喉道面积的计算、导向器喉道面积的输出，进而实现导向器喉道面积的自动精确测算评定； 所述涡轮导向器的扫描点云数据文件的解析和拓扑关系重建：使用三维光学扫描仪对涡轮导向器进行测量获得其扫描数据文件，数据文件中包含涡轮导向器表面的坐标点分布情况和三角网格对涡轮导向器表面的描述情况，依据扫描数据文件建立坐标点的拓扑关系，所述拓扑关系利于涡轮导向器的点云数据的自动分割和喉道面积的计算； 所述涡轮导向器的点云数据的自动分割：将涡轮导向器的扫描数据分割出全部相邻的双联导向叶片的点云数据Pi和相对应的三角剖分关系Di，其中i为第i对被分割出的双联导向叶片的序号，然后将所有的分割结果Pi和Di组成双联导向叶片扫描数据集O； 双联导向叶片喉道面积的计算：对叶片扫描数据集O中的第i对双联导向叶片的扫描数据计算得到最小喉道面积Si，首先构造平面，利用平面与三角网格的相交关系得到喉道截面的封闭轮廓，然后对此平面进行平移和旋转从而得到不同的封闭轮廓，计算封闭轮廓的面积，直至找到最小面积作为双联导向叶片的喉道面积Si； 所述导向器喉道面积的输出：遍历叶片扫描数据集中O的每对双联导向叶片数据Pi和Di，计算相对应的最小喉道面积，最后输出每对双联导向叶片对应的最小喉道面积和涡轮导向器的喉道面积； 所述测算方法包括如下步骤， 步骤一、读取使用三维扫描仪对航空发动机涡轮导向器的扫描数据文件,解析得到涡轮导向器的三维点云数据Pi和三角网格信息Di，再构建KD-Tree便于后面计算相交点进行快速最近邻检索； 步骤二、基于叶片截面数据，通过点云自动分割方法将导向器的点云数据自动分割出需要评价的相邻的叶片点云数据； 所述点云自动分割方法将解析得到的扫描数据依据对涡轮导向器的不同半径的圆柱面截面数据进行聚类分割“衍射”出整个涡轮导向器点云的粗分割，再依据叶片截面数据的前后缘角度范围进一步细分割出全部相邻的双联导向叶片Bi，将其组成双联导向叶片扫描数据集O，其中i为第i对双联导向叶片； 步骤2.1：依据点云数据Pk＝xk,yk,zk的分布情况，按照式1构造半径为R1和R2的圆柱面，利用圆柱面与点云数据Pk中三角网格相交关系，如式2，得到两组导向器的圆柱面截面数据C1i和C2i，其中Pk为涡轮导向器扫描点云数据中第k个坐标点，C1i为利用半径为R1的圆柱面相交得到第i个叶片的圆柱面截面数据，C2i为利用半径为R2的圆柱面相交得到第i个叶片的圆柱面截面数据； x2+y2＝R21 在公式1中，R为圆柱面的半径； 步骤2.2：将叶片截面数据C1i和C2i分别进行聚类分割，得到叶片截面聚类簇Cb1j和Cb2j，其中聚类簇数目j与导向器的叶片数目相同，Cb1j为叶片截面数据C1i聚类分割之后的第j个叶片截面数据，Cb2j为叶片截面数据C2i聚类分割之后的第j个叶片截面数据； 步骤2.3：根据如式3所示最远点距离Disj，分别计算Cb1j和Cb2j的前缘点LE1j、LE2j和后缘点TE1j、TE2j，其中，Disj为叶片截面数据Cb1j或Cb2j中点坐标之间的最远距离； 步骤2.4：依据Cb1j的前缘点LE1j和Cb1j+1的前缘点LE1j+1之间的圆弧连线中点Am1j，Cb1j的后缘点TE1j和Cb1j+1的后缘点TE1j+1之间的圆弧连线中点Am2j，Cb2j的前缘点LE2j和Cb2j+1的前缘点LE2j+1之间的圆弧连线中点Am3j，在每对双联导向叶片的两侧分别构造两个平面裁剪面Pa1j、Pa2j，如式4所示，将整盘导向器的点云数据Pi和三角网格信息Di进行第一步粗分割获得双联导向叶片的粗略点云信息Bci； Ax+By+Cz+D＝04 公式4中， A＝Am22-Am12*Am33-Am13 -Am23-Am13*Am32-Am12 B＝Am31-Am11*Am23-Am13 -Am21-Am11*Am33-Am13 C＝Am21-Am11*Am32-Am12 -Am31-Am11*Am22-Am12 D＝-A*Am11+B*Am12+C*Am13 其中，Am1，Am2，Am3分别为Am1j，Am2j，Am3j对应的坐标点； 步骤2.5：计算前缘点LE1j和后缘点TE1j的角度值AngTj和AngHj,然后计算双联导向叶片的粗略点云信息Bci的角度值AngBci，如公式5所示，对AngTj和AngHj进行排序，按照角度范围，如公式6所示，再对双联导向叶片的粗略点云信息Bci进行精确分割获得全部相邻的双联导向叶片Bi； AngTi＝arctanTE1i2TE1i1 AvgLi＝arctanLE1j2LE1i1 AngBci＝arctanBci2Bci15 AngTj≤AngBci≤AngLj+16 步骤三、基于截平面的双联导向叶片的全窗口和半窗口计算喉道面积方法；首先计算双联导向叶片不同高度的最短距离，再对最短距离点附近进行三次样条插值重新寻找最短距离以减少三维扫描仪测量误差，从而构造接近最优的初始平面；接着通过平面与三角面片的相交得到喉道的封闭轮廓点，计算喉道面积；经过平面的平移和旋转，重新计算面积找到双联导向叶片截面的最小面积即喉道面积；双联导向叶片Bi的喉道面积即双联导向叶片的全窗口面积，半窗口面积是相邻的两组双联导向叶片Bi和Bi+1之间的面积，在步骤二得到的点云数据基础上，喉道面积计算方式与全窗口喉道面积计算步骤相同； 步骤3.1：计算Cb1j和Cb1j+1之间的最短距离所在的两个点坐标S11，S12，计算Cb2j和Cb2j+1之间的最短距离所在的两个点坐标S21，S22，如公式7所示，接着在点坐标S11，S12，S21，S22附近进行三次样条插值得到S11i，S12i，S21i，S22i，重新计算S11i，S12i之间的最短距离所在的点坐标Sc11，Sc12，计算S21i，S22i之间的最短距离所在的点坐标Sc21，Sc22； 步骤3.2：根据点坐标Sc11，Sc12，Sc21构造平面Pa31，与步骤二得到的第一个双联导向叶片B1进行相交，运用步骤一得到的点、边、面的拓扑关系快速寻找并计算平面Pa31与叶片B1的交点坐标，计算点坐标的公式如8所示，得到截平面的轮廓点坐标Oti，最后将三维轮廓点坐标Oti转换为二维点坐标Ot2i； 步骤3.3：将无序的轮廓点坐标Ot2i进行Crust轮廓重建，得到有序的轮廓点坐标Osi，并首尾相连形成多边形gi，运用三角形面积法计算多边形gi的面积S11； 公式9中，r为有序的轮廓点坐标Osi的个数； 步骤3.4：根据点坐标Sc11，Sc12，Sc21中的任一两点连线为轴，另一点绕轴旋转不同角度，形成新的三个点坐标Sc11，Sc12，Sc21，然后进行步骤3.1至3.3，计算双联导向叶片的喉道面积S2i； 步骤3.5：根据点坐标Sc11，Sc12，Sc21，分别绕X轴、Y轴、Z轴进行不同角度的旋转，形成新的三个点坐标Sc11，Sc12，Sc21，然后进行步骤3.1至3.3，计算双联导向叶片的喉道面积S3i； 步骤3.6：平面Pa31绕其平面的法线进行上下平移，同时分别绕平面所在的X轴、Y轴、Z轴进行不同角度的旋转，得到新的平面，然后进行上述步骤，重新计算双联导向叶片的喉道面积S4i； 步骤3.7：比较计算得到的喉道面积S11、S2i、S3i、S4i，取其最小值作为此双联导向叶片B1的喉道面积S1； 步骤四、遍历双联导向叶片扫描数据集O中的所有双联导向叶片Bn，执行步骤三中的喉道面积计算步骤得到每个双联导向叶片的全窗口面积和半窗口面积Sn，所有喉道面积Sn相加得到涡轮导向器的喉道面积，即实现导向器喉道面积的自动精确非接触式测算。

如需购买、转让、实施、许可或投资类似专利技术，可联系本专利的申请人或专利权人中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所，其通讯地址为：100095 北京市海淀区温泉镇环山村；或者联系龙图腾网官方客服，联系龙图腾网可拨打电话0551-65771310或微信搜索“龙图腾网”。

以上内容由龙图腾AI智能生成。