汽轮机是将蒸汽动能转化为电能的发电设备,汽轮机叶片对转换效率有着重要的影响,其制造水平关系到国家的能源安全战略。在汽轮机叶片从毛坯锻造到成品制成的整个制造周期中,如何对其进行快速检测成为一个重要的研究课题。本文研究了从叶片毛坯检测开始到叶片成品检测结束过程中的一系列数据处理问题,包括毛坯叶片检测中点云的去噪光顺、整体点云的匹配、锻造磨具的调整以及成品叶片检测中前后缘区域的选定,本文的主要研究内容包括:毛坯叶片的数据处理方法:本文研究了叶片截面获取时所遇到截面去噪和重边光顺两个问题。针对截面去噪的问题,本文提出了基于凹包(concave hull)的叶片截面排序方法,并且在此基础上进行了叶片截面的去噪工作;针对重边光顺的问题,提出将特征点加入判断条件的方法,保证了叶片的特征完整性。叶片点云匹配和模具调整:本文研究了叶片的匹配方法和锻造模具调整的方法。在叶片点云进行匹配时,先采用主成分分析法(PCA)进行粗匹配,再用最近点迭代法(ICP)进行精匹配;此后,本文还通过分析截面匹配得到了锻造模具的调整方法。成品叶片的数据处理方法:本文研究了成品叶片的前后缘拟合和型线离散问题。成品叶片检测的重点是计算出各个截面的最大厚度,中弧线等特征参数,难点在于如何查找前后缘区域。基于误差控制原理,本文提出了迭代式查找前后缘区域的方法;针对叶片点云过于稀疏的情况,本文研究了参数样条曲线离散叶片型线的问题。叶片检测软件的开发:本文介绍了叶片软件的开发原则和模块功能设计。叶片检测软件应该包括数据处理、点云拟合、型线误差分析、指导调模和特征参数提取等模块。本文最后结合实例,展示了软件检测分析叶片的流程。