[發明專利]航空發動機葉片型面三坐標測量方法

有效

• 申請號: 201310354899.2
• 申請日: 2013-08-14
• 公開（公告）號: CN103411574A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 汪文虎;趙德中;崔康;靳洪超;裴景東;王姝;成浪永;王淵彬;解曉娜;張艷
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G01B21/20
• 分類號: G01B21/20
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

1.一種航空發動機葉片型面三坐標測量方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟一、葉身截面線提取：將葉片CAD模型導入UG軟件，以葉片設計數據所在平面沿著葉片CAD模型高度方向截取截面，得到葉片若干條葉型曲線；

步驟二、提取葉盆、葉背曲線中弧線；設M為葉背曲線上任一點，過M作葉背曲線法線，與葉盆曲線交予N點；以MN為直徑，MN的中點O為初始圓心作圓，計算O點到葉盆曲線的最近點P，比較OP距離和初始圓半徑R，若差值小于ε，則O點為內切圓圓心；否則采用二分法移動O點在直線MN上的位置，直到OP和R差值小于ε；將葉背曲線進行點離散，重復上述操作，得到一系列葉盆葉背曲線的內切圓圓心，對所求圓心點進行曲線擬合得到葉盆葉背曲線的中弧線；

步驟三、提取中弧面等參數曲線；對上述步驟得到的一族葉盆葉背曲線中弧線進行曲面擬合，得到葉盆葉背曲面的中弧面；提取中弧面在葉片主軸方向的若干條參數曲線；

步驟四、基于容差控制的等參數曲線最小控制點集提取；

第一步，基于容差控制，提取每條曲線最小控制點集；任取一條等參數曲線，以曲線的任一端點為起點，向前搜索一微小弧長，計算搜索始末點連線的中點到該段搜索曲線的距離d，設h為曲線弦公差，若|d-h|＜ε，則該點為控制點；若h-d＞ε，則繼續向前搜索；搜索完畢，將搜索到的點擬合曲線，記原始參數曲線容差值為S；將擬合曲線進行一定數量的點離散，并計算出離散點到原始曲線的最大距離d_max，若|S-d_max|＞ε，則調整n，重復上述操作，直到|S-d_max|＜ε；

第二步，全體等參數曲線特征點集統一；取其中一條曲線為參考線，順次過其上控制點作葉片主軸垂面與其余等參數曲線交于一點，計算其余曲線上離交點最近的控制點，如果該控制點與交點Z向坐標差值＜nr，n為自然數，r為測頭半徑，ΔZ_min為第一小步所求每條曲線各控制點Z向坐標差值的最小值，則將該控制點以交點代替；如果兩點Z向坐標差值＞nr，則將交點加入該曲線的控制點集；第一條參考曲線上控制點遍歷結束，再以第二條曲線為參考線重復上述操作，直到所有參考線遍歷結束，實現全體等參數曲線的控制點集統一；

第三步，基于容差控制的特征點集評判；以得到的控制點集擬合B樣條曲線，設定原始參數曲線容差值為S；將擬合曲線進行一定數量的點離散，并計算出離散點到原始曲線的最大距離d_max，若|S-d_max|＞ε，則調整第二小步中n，直到|S-d_max|＜ε；

步驟五、初選測量截面評判；以步驟四所計算出的初選測量截面曲線擬合葉身實體，將擬合葉身實體與葉片設計模型進行比較，若三維偏差合格則確定測量截面，若三維偏差超出葉片型面尺寸公差，則步驟三中弧面的等參數曲線條數加1，重復步驟四操作，直到擬合葉身實體與葉片設計模型三維偏差滿足要求；

步驟六、求取測量截面曲線最小控制點集；

第一步，將第四步求出的測量截面型線分為前緣、后緣、葉盆、葉背四段；根據設計數據，列出前后緣曲線的方程，然后將葉型曲線進行一定數量的點離散，以前后緣附近的離散點對曲線方程進行最小二乘擬合，得到前后緣曲線方程各參數值；根據葉盆葉背曲線上離散點到前后緣曲線方程的距離相對前后緣點呈突變趨勢，得到葉盆、葉背曲線的起始點，進而實現葉型曲線的分段處理；

第二步，基于曲率大小及容差控制，提取每段曲線最小控制點集；對葉型曲線的四段分別進行步驟四第一步的操作，得到基于曲率及容差控制的曲線最小控制點集的提取；

對所有測量截面實施上述操作，完成葉身型面測量。