[發(fā)明專利]一種基于切面模線的飛機零件逆向建模方法

有效

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• 申請日: 2013-10-11
• 公開（公告）號: CN103577630A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 彭艷敏;陳金平;黨建衛(wèi);韓強儒;楊亮
• 申請（專利權(quán)）人: 中航飛機股份有限公司西安飛機分公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 陳宏林

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于逆向工程領(lǐng)域，涉及一種飛機零件逆向建模方法，特別涉及一種基于切面模線的飛機零件逆向建模方法。

背景技術(shù)

飛機具有合乎氣動力學的光滑幾何外形，其大量零件具有與氣動力外形有關(guān)的復雜曲面。因此，在飛機制造中廣泛采用一種與一般機械制造業(yè)不同的技術(shù)——模線樣板技術(shù)，以保證制造出來的各種工藝裝備和零件互相協(xié)調(diào)。其中，模線是根據(jù)飛機設(shè)計圖紙和工藝要求，按1：1比例精確繪制在圖板上，表示飛機零部件理論外形和結(jié)構(gòu)軸線的圖樣。模線是飛機制造過程中尺寸傳遞的原始依據(jù)，是保證各類零部件尺寸協(xié)調(diào)的基本手段。為了便于敘述，以下將采用模線樣板技術(shù)制造的飛機，稱為模擬量飛機。在模擬量飛機的制造過程中，具有復雜外形曲面的飛機零件是采用切面模線定義其外形的。所謂飛機零件的切面模線，是指一組表示飛機零件切面輪廓的縱橫交錯的平面曲線。事實上，由于以往手工繪圖的局限性，切面模線是通過描述飛機零件的特定位置的切面輪廓來定義整個飛機零件的。一般情況下，一個飛機零件的切面模線繪制在數(shù)張圖板上，各切面模線之間的三維空間位置關(guān)系通過定位基準確定。

隨著制造技術(shù)的飛速發(fā)展，全面應用CAD/CAM技術(shù)，已成為航空技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。飛機研制正面臨一場革命，采用先進的數(shù)字化設(shè)計與制造手段取代傳統(tǒng)的模線樣板方法已迫在眉睫。然而，模擬量飛機零件實體數(shù)模的缺失，阻礙了數(shù)字化設(shè)計制造技術(shù)在我國航空企業(yè)的應用和推廣，導致飛機制造工裝需求量大、生產(chǎn)準備周期長、零部件互換協(xié)調(diào)性差、質(zhì)量難以保證、成本高、批量生產(chǎn)能力不足等一系列問題，同時也極大地限制了模擬量飛機自身的改型升級。發(fā)展模擬量飛機零件的逆向建模技術(shù)，是提高模擬量飛機的制造效率和精度的有效手段，也是促進模擬量飛機自身改型升級的客觀要求。可見，在以模線樣板為協(xié)調(diào)依據(jù)的模擬量飛機上實施數(shù)字化技術(shù)，并在不報廢現(xiàn)有工裝的原則下，采用逆向建模方法建立與現(xiàn)有的生產(chǎn)協(xié)調(diào)關(guān)系一致的飛機零件實體數(shù)模，是急需解決的問題。

常用的零件逆向建模方法是通過三維CAD軟件對零件的掃描數(shù)據(jù)點云進行處理，然后基于點云進行曲面重構(gòu)和實體建模。文獻“陳文琳等，殼體零件反向建模，制造業(yè)信息化，2（2009）91-93”公開了一種殼體零件的逆向建模方法，具體流程如下：（1）采用三維測量設(shè)備采集零件的外形點云；（2）將掃描點云導入三維CAD軟件，剔除明顯錯誤的數(shù)據(jù)，并對其進行拼合、去噪、過濾、修補及網(wǎng)格化等一系列預處理操作；（3）通過掃描點云構(gòu)造零件外形曲面，進而建立零件實體數(shù)模。該方法的缺陷表現(xiàn)為：

（1）實施過程需要掃描大量的零件外形數(shù)據(jù)，加之零件經(jīng)過長期使用后產(chǎn)生變形和磨損，容易造成難以避免的逆向建模誤差；

（2）掃描設(shè)備采集的是無序的三維數(shù)據(jù)，因而識別和提取零件結(jié)構(gòu)特征的難度大，難以實現(xiàn)參數(shù)化建模，進而不利于零件自身的改進設(shè)計。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有逆向建模方法的缺陷，本發(fā)明從模擬量飛機零件改進設(shè)計和數(shù)字化制造的客觀要求出發(fā)，提出一種基于切面模線的飛機零件逆向建模方法，可以較為準確地建立符合現(xiàn)有生產(chǎn)協(xié)調(diào)關(guān)系的飛機零件實體數(shù)模。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種基于切面模線的飛機零件逆向建模方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟1：通過平板繪圖機在尺寸穩(wěn)定的透明介質(zhì)上以給定間距繪制M×N條正交網(wǎng)格線，并將網(wǎng)格交點記為O_ij，其中i=1、2、…、M，j=1、2、…、N，然后以網(wǎng)格交點O₁₁為坐標原點建立正交坐標系XOY，獲取各網(wǎng)格交點O_ij的坐標；

步驟2：將零件的其中一張切面模線圖板平鋪在平板式掃描設(shè)備的工作臺上，然后將步驟1繪制的透明介質(zhì)置于切面模線圖板上方，并使繪有正交網(wǎng)格線的一面與切面模線圖板的正面相貼，充分貼合后固定，得到帶透視網(wǎng)格線的切面模線圖板；

步驟3：采用平板式掃描設(shè)備將帶透視網(wǎng)格線的切面模線圖板進行掃描，得到包含掃描切面模線圖板、掃描切面模線、掃描定位基準、掃描透明介質(zhì)和掃描正交網(wǎng)格線的二維光柵圖像，將二維光柵圖像中的網(wǎng)格交點記為O_ij＇，O_ij＇與O_ij一一對應；

步驟4：對二維光柵圖像進行失真校正和矢量化處理，得到矢量切面模線和矢量定位基準；

步驟5：參照步驟2～4處理零件的其他切面模線圖板，得到零件每一個切面模線圖板的矢量切面模線和矢量定位基準；