[發明專利]一種噴丸成形試件成形曲率半徑測量方法

在審

• 申請號: 201910076558.0
• 申請日: 2019-01-26
• 公開（公告）號: CN109798846A
• 公開（公告）日: 2019-05-24
• 發明（設計）人: 劉闖;趙志勇
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G01B11/255
• 分類號: G01B11/255
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 陳星

本發明提出一種噴丸成形試件成形曲率半徑測量方法，利用三維激光掃描儀對成形的試件內表面進行掃描，獲取成形試件內表面的點云模型，對點云模型去噪對齊后導入CATIA中，用機床噴嘴運動方向的法平面對點云模型進行截取，獲取點云模型的截面線，對截面線曲率半徑進行測量，取截面線對應的最小曲率半徑作為成形試件的曲率半徑。本發明通過三維激光掃描技術對試件成形曲率半徑進行精確測量，克服了工程中采用半徑規來測量試件的成形曲率半徑存在的使用不同跨距對試件測量時，測量結果存在偏差的問題。

技術領域

本發明涉及一種噴丸成形試件成形曲率半徑測量方法，屬于精確測量技術領域。

背景技術

噴丸成形是航空制造領域變厚度、變曲率的復雜結構整體壁板重要成形方法，通過大量的彈丸撞擊零件表面，在零件表面形成殘余壓縮應力層，使板件發生彎曲變形，從而實現整體壁板成形。噴丸過程主要通過噴丸強度來衡量噴射氣壓、進給速度、彈丸流量、噴射角及噴射距等不同噴丸參數組合的成形能力，可用一定厚度、尺寸的試件的成形曲率半徑來表示。并在此基礎上建立整體壁板噴丸參數與成形試件幾何參數的對應關系。因此，如何準確測量試件的成形曲率半徑變得尤為重要。

工程中，通常采用半徑規來測量試件的成形曲率半徑(如圖1所示)。然而，由于彈丸在試件上的為隨機離散分布，試件成形表面為曲率半徑變化的圓弧面，因而使用不同跨距的測量結果不一致。如圖2所示，分別采用30mm及100mm的跨距對成形試件進行測量，可知使用不同跨距對試件測量時，測量結果存在偏差。

發明內容

為解決現有技術存在的問題，本發明提出一種噴丸成形試件成形曲率半徑測量方法，利用三維激光掃描儀對成形的試件內表面(內表面：與試件受噴表面相反的平面，如圖3所示)進行掃描，獲取成形試件內表面的點云模型，對點云模型去噪后導入CATIA中，用機床噴嘴運動方向的法平面對點云模型進行截取，獲取點云模型的截面線，對截面線曲率半徑進行測量，取截面線對應的最小曲率半徑作為成形試件的曲率半徑。

本發明的技術方案為：

所述一種噴丸成形試件成形曲率半徑測量方法，其特征在于：對噴丸后的成形試件內表面進行三維掃描，將掃描得到的點云數據導入點云模型軟件中，并對噴丸后的成形試件內表面點云數據進行去噪處理，獲取噴丸后的成形試件內表面的點云模型；提取試件設計模型內表面并導入點云模型軟件中，對噴丸后的成形試件內表面的點云模型與試件設計模型內表面采用最佳擬合對齊方法進行對齊，將對齊后的成形試件內表面點云模型導入三維構型軟件中，并在三維構型軟件中用若干個垂直于機床噴嘴運動方向的平面對對齊后的成形試件內表面點云模型進行截取，獲取若干條截面線，對每條截面線進行曲率半徑測量，得到每條截面線中的最小曲率半徑，取所有截面線最小曲率半徑的均值作為噴丸后的成形試件內表面的成形曲率半徑。

所述一種噴丸成形試件成形曲率半徑測量方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1：對試件噴丸成形后，對成形試件內表面S進行三維掃描，獲取成形試件的點云數據M_c；

步驟2：將成形試件三維掃描得到的點云數據M_c導入點云模型軟件中，通過預處理去除點云數據M_c中的噪聲點和飛點，得到成形試件內表面的點云模型Ms；

步驟3：在三維構型軟件中提取試件的設計模型內表面M_d，并導入點云模型軟件中；設置試件設計模型內表面M_d為參考模型，成形試件內表面點云模型Ms為測試模型，采用基于最佳擬合對齊的方法對齊試件設計模型內表面與成形試件內表面點云模型，得到對齊后的成形試件內表面的點云模型Ms’；

步驟4：將對齊后的成形試件內表面的點云模型Ms’導入三維構型軟件中，并在三維構型軟件中用若干個垂直于機床噴嘴運動方向的平面對對齊后的成形試件內表面的點云模型Ms’進行截取，獲取若干條截面線；