[發(fā)明專利]輥軋葉片型面配準(zhǔn)和定位設(shè)計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410623516.1
• 申請日: 2014-11-06
• 公開（公告）號: CN104331563B
• 公開（公告）日: 2018-01-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 汪文虎;靳淇超;趙德中;解曉娜;張艷;熊一峰;宋國棟;林坤陽
• 申請（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心61204
• 代理人: 王鮮凱

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種輥軋葉片型面配準(zhǔn)和定位設(shè)計方法。

背景技術(shù)

葉片輥軋精確成形技術(shù)是一種先進(jìn)的葉片加工方法，以其生產(chǎn)效率高，尺寸精度高，組織性能好等優(yōu)點，已成為航空發(fā)動機小葉片的重要加工方法。輥軋葉片軋制成型后，需要對其進(jìn)行前后緣和葉尖葉根進(jìn)行加工。在此之前，需要對其進(jìn)行檢測評估，并定位獲得加工基準(zhǔn)。傳統(tǒng)的方法還是基于尺寸傳遞，進(jìn)行線切割并鉗工拋光完成前后緣圓滑轉(zhuǎn)接，精度低且勞動量大。

文獻(xiàn)“復(fù)雜曲面測量數(shù)據(jù)的位姿配準(zhǔn)方法，機械設(shè)計與研究，2011年8月，第27卷第4期,54-57”公開了一種基于微分進(jìn)化算法的曲面精配準(zhǔn)方法。該方法僅利用測量數(shù)據(jù)中三個特征點計算初始變換矩陣，融合最小二乘法和最小條件原則構(gòu)造目標(biāo)函數(shù)，簡化了配準(zhǔn)計算過程。然而在曲面測量過程中，難以滿足測量點與匹配點之間一一對應(yīng)關(guān)系，且誤差導(dǎo)致側(cè)頭難以按照幾何設(shè)定測量路徑進(jìn)行測量。并且未提出合理有效的空間定位方式，缺乏配準(zhǔn)目的性。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有方法型面配準(zhǔn)精度差的不足，本發(fā)明提供一種輥軋葉片型面配準(zhǔn)和定位設(shè)計方法。該方法通過建立構(gòu)件測繪的點集合和搜索配準(zhǔn)點集合，建立配準(zhǔn)模型并開發(fā)程序進(jìn)行配準(zhǔn)，對配準(zhǔn)結(jié)果進(jìn)行評價并剔除極差點，使用迭代算法進(jìn)行匹配并建立映射關(guān)系，基于模型基準(zhǔn)點和映射關(guān)系建立葉片基準(zhǔn)。可拓展用于異形無余量型面之間匹配及定位，可以提高型面配準(zhǔn)的精度。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種輥軋葉片型面配準(zhǔn)和定位設(shè)計方法，其特點是采用以下步驟：

步驟1：啟動三維建模軟件UG NX7.0，導(dǎo)入葉片設(shè)計工藝模型，對其葉背曲面進(jìn)行點離散，建立搜索點集1，建立基準(zhǔn)點集，以絕對坐標(biāo)系為坐標(biāo)原點；

步驟2：對輥軋成型葉片上建立定位基準(zhǔn)，取輥軋葉片夾持機構(gòu)上相互垂直的三個平面為定位，交點為坐標(biāo)原點，建立夾持坐標(biāo)，并作為測量坐標(biāo)系；

步驟3：夾持輥軋成型葉片，在三坐標(biāo)測量機上規(guī)劃測量路徑，并進(jìn)行型面點坐標(biāo)測量，將測量點記錄并建立測量點集坐標(biāo)，獲得配準(zhǔn)點集2；

步驟4：構(gòu)建配準(zhǔn)點集2的配準(zhǔn)坐標(biāo)系，提取配準(zhǔn)點集2中三個極點p₁,p₂,p₃，建立兩個單位向量和通過叉乘建立第三個向量；默認(rèn)向量E₁,E₂,E₃為配準(zhǔn)點集的坐標(biāo)系，坐標(biāo)原點為p₁；

步驟5：構(gòu)建搜索點集1的配準(zhǔn)坐標(biāo)系，提取搜索點集1中三個極點q₁,q₂,q₃，建立兩個單位向量和通過叉乘建立第三個向量；默認(rèn)向量為配準(zhǔn)點集的坐標(biāo)系，坐標(biāo)原點為q₁；

步驟6：坐標(biāo)系預(yù)配準(zhǔn)；求初始轉(zhuǎn)換矩陣R₁，使得

步驟7：對點集和P(i)進(jìn)行R₁變換，使得兩個集合方位相似；

步驟8：使用匹配算法，開發(fā)程序按照配準(zhǔn)模型進(jìn)行配準(zhǔn)；建立點集Q(j)在P(i)中對應(yīng)的點集合P(j)；

步驟9：建立點集合映射變換

步驟10：建立映射變換R＝R₁·R₂；

步驟11：對輥軋葉片工藝基準(zhǔn)坐標(biāo)系進(jìn)行R逆變換，獲得坐標(biāo)作為基準(zhǔn)，進(jìn)行新工藝基準(zhǔn)建立坐標(biāo)系，完成葉片型面配準(zhǔn)和定位。

本發(fā)明的有益效果是：該方法通過建立構(gòu)件測繪的點集合和搜索配準(zhǔn)點集合，建立配準(zhǔn)模型并開發(fā)程序進(jìn)行配準(zhǔn)，對配準(zhǔn)結(jié)果進(jìn)行評價并剔除極差點，使用迭代算法進(jìn)行匹配并建立映射關(guān)系，基于模型基準(zhǔn)點和映射關(guān)系建立葉片基準(zhǔn)。可拓展用于異形無余量型面之間匹配及定位，提高了型面配準(zhǔn)的精度。

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作詳細(xì)說明。

附圖說明

圖1是本發(fā)明輥軋葉片型面配準(zhǔn)和定位設(shè)計方法的流程圖。

圖2是本發(fā)明方法配準(zhǔn)過程示意圖。

圖中，1-搜索點集，2-配準(zhǔn)點集。

具體實施方式

參照圖1-2。本發(fā)明輥軋葉片型面配準(zhǔn)和定位設(shè)計方法具體步驟如下：

步驟1：啟動三維建模軟件UG NX7.0，導(dǎo)入葉片設(shè)計工藝模型，對其葉背曲面進(jìn)行點離散，建立搜索點集1，離散間距精度與三坐標(biāo)測量機相同，建立基準(zhǔn)點集，以絕對坐標(biāo)系為坐標(biāo)原點。