[發(fā)明專利]一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片修復(fù)的自適應(yīng)定位方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811561325.1
• 申請(qǐng)日: 2018-12-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109684709B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-12-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王濤;李戰(zhàn);吳軍;王盛;喬偉林;張立峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)民航大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/17
• 分類號(hào): G06F30/17;G06F30/15
• 代理公司: 天津才智專利商標(biāo)代理有限公司 12108
• 代理人: 龐學(xué)欣

本發(fā)明涉及一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片修復(fù)的自適應(yīng)定位方法。其包括建立散斑視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)、非接觸測(cè)量得到葉片各部分點(diǎn)云坐標(biāo)、標(biāo)志點(diǎn)與測(cè)頭中心點(diǎn)坐標(biāo)的求取、基于標(biāo)志點(diǎn)的葉片整體點(diǎn)云數(shù)據(jù)的拼接、各定位坐標(biāo)系位姿關(guān)系的解算、CAM系統(tǒng)中建模、修復(fù)路徑及待加工程序的生成，從而實(shí)現(xiàn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的欠定位裝夾下的自適應(yīng)定位方法。本發(fā)明能有效實(shí)現(xiàn)待修復(fù)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片在五軸加工中心的自適應(yīng)定位，提高針對(duì)不同形狀用處的葉片的修復(fù)加工效率和精度，降低維修費(fèi)用，具有廣泛的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于航空部件數(shù)字化制造技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片修復(fù)的自適應(yīng)定位方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)，隨著民用航空的飛速發(fā)展，涉及飛行安全問(wèn)題引起了越來(lái)越多的關(guān)注。航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片作為飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)能源裝置的關(guān)鍵部件之一，由于工作環(huán)境的復(fù)雜、惡劣，非常容易發(fā)生損壞。此外，航空飛行過(guò)程中發(fā)動(dòng)機(jī)因吸入外來(lái)物的撞擊也極易導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的缺損和形變，因此對(duì)機(jī)組乘客的生命財(cái)產(chǎn)安全造成極大的威脅。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片一旦受到損傷，若直接更換葉片，則價(jià)格昂貴，成本高，因此對(duì)受損葉片進(jìn)行修復(fù)是比較經(jīng)濟(jì)的做法。由于葉片的政治、軍事敏感特性、葉片數(shù)控自動(dòng)化修復(fù)的高技術(shù)要求，國(guó)內(nèi)航空維修企業(yè)亟需填補(bǔ)這項(xiàng)技術(shù)空白。葉片修復(fù)的兩個(gè)核心問(wèn)題是“控性”和“控形”問(wèn)題，“控性”主要利用增材制造(焊接、激光沉積、等離子物理氣相沉積等)的方法使損壞的部位重新“生長(zhǎng)出來(lái)”，解決好“控性”問(wèn)題，就會(huì)避免修復(fù)后的葉片在修復(fù)部位出現(xiàn)非正常工作失效；而“控形”主要利用機(jī)械加工的方法對(duì)葉片重新“生長(zhǎng)出來(lái)”的部位進(jìn)行減材加工復(fù)形，解決好“控形”問(wèn)題，就會(huì)使修復(fù)后的葉片在氣動(dòng)性能上接近或達(dá)到葉片損壞前的水平，對(duì)于損傷葉片的增材制造完成后的“控形”修復(fù)加工主要靠人工打磨的方式進(jìn)行，其缺點(diǎn)是勞動(dòng)強(qiáng)度過(guò)大，其修復(fù)過(guò)程主要取決于操作者的技術(shù)水平，效率比較低，修復(fù)質(zhì)量也難以保證，受人為因素的影響比較大。由于手工打磨方式的以上缺點(diǎn)，航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片自動(dòng)“控形”修復(fù)便成為航空維修的一個(gè)熱點(diǎn)，測(cè)量技術(shù)和數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，使得基于散斑測(cè)量系統(tǒng)的葉片修復(fù)的自適應(yīng)定位方法成為可能。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片修復(fù)的自適應(yīng)定位方法。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片修復(fù)的自適應(yīng)定位方法包括按順序進(jìn)行的下列步驟：

1)建立航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片散斑視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)；所述的航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片散斑視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)包括：兩臺(tái)工業(yè)相機(jī)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、機(jī)床夾具平臺(tái)、待測(cè)葉片、相機(jī)支架裝置和同步頻閃控制裝置；其中：工業(yè)相機(jī)為圖像采集裝置，并且兩臺(tái)工業(yè)相機(jī)以呈夾角設(shè)置的方式固定在相機(jī)支架裝置上，用于采集待測(cè)葉片的圖像信息，并傳送給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與兩臺(tái)工業(yè)相機(jī)相連接，用于對(duì)工業(yè)相機(jī)傳送的圖像信息進(jìn)行處理；機(jī)床夾具平臺(tái)設(shè)置在工業(yè)相機(jī)的下方，用于欠定位裝夾待測(cè)葉片，并且固定裝夾在五軸機(jī)床的加工平臺(tái)上；同步頻閃控制裝置為圖像采集同步控制裝置，與工業(yè)相機(jī)相連接，用于實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)工業(yè)相機(jī)的圖像同步采集。

2)在機(jī)床夾具平臺(tái)的表面按照設(shè)定的距離和位置粘貼三個(gè)標(biāo)志點(diǎn)，制作表面帶有黑白相間的空間散斑點(diǎn)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片作為待測(cè)葉片并欠定位裝夾在機(jī)床夾具平臺(tái)，利用上述散斑視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)非接觸式在機(jī)測(cè)量得到初始標(biāo)志點(diǎn)坐標(biāo)系下各部位點(diǎn)云的空間坐標(biāo)值；

3)利用散斑視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)得到上述標(biāo)志點(diǎn)和五軸機(jī)床測(cè)頭三個(gè)位置時(shí)的中心點(diǎn)空間坐標(biāo)值；

4)利用機(jī)床夾具平臺(tái)上粘貼的三個(gè)標(biāo)志點(diǎn)進(jìn)行基于標(biāo)志點(diǎn)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)拼接；

5)分別建立機(jī)床測(cè)頭坐標(biāo)系以及機(jī)床坐標(biāo)系，并得到初始標(biāo)志點(diǎn)坐標(biāo)系、機(jī)床測(cè)頭坐標(biāo)系以及機(jī)床坐標(biāo)系三者之間的位姿解算關(guān)系，進(jìn)而得到待測(cè)葉片整體點(diǎn)云數(shù)據(jù)在機(jī)床坐標(biāo)系下的位置信息；

6)依據(jù)上述位姿解算關(guān)系，在CAM系統(tǒng)中構(gòu)建模型，進(jìn)而生成待測(cè)葉片的修復(fù)路徑，并且生成加工程序而進(jìn)行待測(cè)葉片加工修復(fù)的自適應(yīng)定位。