基于三维视觉测量的航空发动机低压涡轮轴自动装配

为解决航空发动机涡轮轴装配自动化程度低以及非接触高精度测量困难的问题，本文提出了一种面向航空发动机关键部件的结构光双目测量技术。结合三维点云数据处理与装配位姿匹配算法，实现了涡轮轴对接过程中轴孔装配姿态的高精度测量。首先，基于 PCA 投影与边缘点云聚类分割螺栓表面的螺纹曲线，并利用霍夫变换对三维螺纹曲线进行建模拟合；然后构建预处理后的二维凸包以分割关键孔位特征，并基于 RANSAC 方法拟合分割得到的安装面与孔位。最后，利用几何特征匹配建立涡轮轴装配评价指标以优化位姿。安装面匹配的最终测量精度小于 0.05mm，基于最小距离优化的安装孔匹配测量精度小于 0.1 度。该测量算法在某型航空发动机低压涡轮转子自动装配试验台上实现，在狭窄安装空间内实现了涡轮轴装配过程的轴孔自动对准对接、安装缝自动加热测温以及双枪自动拧紧等装配过程的引导、实时检测与装配结果评估。