叶片是航空发动机中最关键的零件,起气流导向和能量转换的作用,其形状相对于设计模型的偏差对发动机的能量转换效率有显著影响。因此,叶片的加工必须满足严格的公差要求,需通过测量来评定其加工质量是否符合设计要求。由于叶身型面是一种复杂的自由曲面,其检验可以转化为型线的测量和评定,而现有方法难以有效兼顾测量的精度、效率和完整性。针对以上问题,本文设计了基于色散共焦传感器的航空叶片型线测量系统。(1)针对航空叶片截面点云数据采集的问题,以三坐标测量机为基础,配合精密转台和非接触式色散共焦位移传感器,构建了四自由度叶片型线测量平台。根据叶片榫头和三坐标测量机的结构,分别设计了叶片夹具和色散探头夹具;并使用分区扫描的方案对叶片进行多视角测量,以获得叶身多截面轮廓线的点云数据。(2)针对多视角点云所在坐标系不同的问题,使用回转法实现了坐标系的统一。首先,提出了一种标定色散探头位姿的方案,并使用混合惩罚函数法进行求解;其次,标定了旋转轴和工件坐标系;最后,分析了系统的三维测量原理并建立坐标变换模型,将多视点云统一到工件坐标系下。(3)由于转台的定位精度相对较低,使用回转法将多视点云转换到同一坐标系后,存在点云分叉的现象。针对该问题,提出了一种基于重叠点云配准和迭代最近点算法的二次精准拼接方法。首先,基于曲线检查法和统计滤波算法进行去噪;其次,通过NURBS曲线拟合增采样;接着,迭代地计算相邻两段点云的重叠部分,并通过ICP算法对其进行配准以得到变换矩阵,进而实现多视点云的精准拼接;最后,使用极角法实现了截面点云的排序。(4)针对叶片截面点云分割和特征参数提取,提出了基于曲率特征和RANSAC原理的前后缘点云分割方法、特征参数提取算法。首先,根据截面点云的曲率粗略地分割出前后缘点云,再根据RANSAC原理实现前缘点云和后缘点云的准确分割,并对前后缘参数进行提取;接着,研究了弦线参数的提取,并利用弦线方程实现了叶盆点云和叶背点云的划分;最后,使用等半径法提取中弧线,并计算最大厚度。搭建基于测量方案的系统,进行系统标定与航空叶片型线测量实验,并与三坐标测量机的测量结果进行比较,实验表明测量系统的示值误差小于15μm。