[發明專利]一種航空發動機葉片前后緣形狀數字化評價方法

有效

• 申請號: 201910557921.0
• 申請日: 2019-06-26
• 公開（公告）號: CN110276138B
• 公開（公告）日: 2023-02-10
• 發明（設計）人: 何小妹;曹斌;徐永;王一璋;劉峻峰
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司北京長城計量測試技術研究所
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/17;G01B21/20
• 代理公司: 北京正陽理工知識產權代理事務所(普通合伙) 11639
• 代理人: 鄔曉楠

本發明公開的一種航空發動機葉片前后緣形狀數字化評價方法，屬于航空發動機葉片評價領域。本發明實現方法為：基于坐標測量得到的葉片等高截面點云數據，進行前緣、葉盆、葉背和后緣的劃分和樣條曲線插值。建立葉片前、后緣曲線弧長曲率模型，并進行平滑濾波和歸一化處理。根據相應曲率特征，判斷前后緣形狀是否為縮頸、平頭、尖邊和圓弧。計算前、后緣部分多個偏置距離葉盆、葉背方向單向厚度，根據特征指標(最大厚度偏差、最大厚度偏差比值和指數曲線擬合系數閾值)判斷前后緣形狀是否為削邊。綜合以上兩點判斷葉片前后緣的實際形狀。本發明具有曲線形狀判斷效率高、重復性好的優點。

技術領域

本發明屬于航空發動機葉片評價領域,具體涉及一種航空發動機葉片前、后緣形狀的自動判斷方法。

背景技術

葉片前后緣的幾何參數對葉片的氣動性能具有重要影響，尤其是葉片的前緣形狀。理論上葉片前后緣形狀設計為圓弧或者橢圓弧，但由于葉片的加工工藝誤差，往往導致葉片前后緣為非理想的圓弧狀態。HB 5647-98《葉片葉型的標注、公差與葉身表面粗糙度》標準明確規定了葉片的前后緣不允許出現削邊、尖邊、縮頸和平頭等不合格加工工藝形狀。因此，葉片前后緣形狀的評價是葉片質量保障中的重要環節之一。但現有的商用的葉片參數評價軟件，僅能夠對葉片的弦長、最大厚度、輪廓度等參數進行合格性判定，無法給出前后緣形狀的判定結果。現有葉片前后緣形狀的評價是基于葉片不合格工藝標準圖樣，利用葉型前后緣形狀的局部放大圖，通過目視判斷，確定葉片前后緣形狀是否合格。這種判斷因局部放大標準不唯一，導致主觀因素影響大，效率低，重復性差，不能滿足葉片批量大、檢測截面多的需求。

發明內容

為解決現有采用人工目視方法進行葉片前后緣形狀判定存在的問題，本發明公開的一種航空發動機葉片前后緣形狀數字化評價方法目的是：實現自動判斷航空發動機葉片前后緣形狀，具有效率高、重復性好的優點，能滿足葉片批量大、檢測截面多的檢測需求。

本發明的目的是通過下述技術方案實現的。

本發明公開的一種航空發動機葉片前后緣形狀數字化評價方法，基于坐標測量得到的葉片等高截面點云數據，進行前緣、葉盆、葉背和后緣的劃分和樣條曲線插值。建立葉片前、后緣曲線弧長曲率模型，并進行平滑濾波和歸一化處理。根據相應曲率特征，判斷前后緣形狀是否為縮頸、平頭、尖邊和圓弧。計算前、后緣部分多個偏置距離葉盆、葉背方向單向厚度，根據特征指標(最大厚度偏差、最大厚度偏差比值和指數曲線擬合系數閾值)判斷前后緣形狀是否為削邊。綜合以上兩點判斷葉片前后緣的實際形狀。本發明具有曲線形狀判斷效率高、重復性好的優點。

本發明公開的一種航空發動機葉片前后緣形狀數字化評價方法，包括以下步驟：

步驟1：根據葉片理論將所測得葉片截面離散點云數據，分割為前緣部分、葉背部分、后緣部分和葉盆部分。

步驟2:使用N次B樣條插值算法分別重構葉盆、葉背、前緣和后緣曲線。

步驟3：根據曲線曲率定義，建立葉片前、后緣部分弧長曲率模型，計算葉片前、后緣部分曲線曲率。

步驟4：對前、后緣的弧長曲率模型進行平滑濾波和歸一化處理。

步驟5：如果曲率中間部分圖像有負的谷值，根據谷的寬度和谷值閾值，對前、后緣是否為縮頸形狀做出判斷。

步驟6：判斷曲率中間部分圖像是否為峰谷峰形狀，如果是，計算峰谷峰包絡面積，根據面積閾值，對前、后緣是否為平頭形狀做出判斷。

步驟7：如果曲率圖像只有一個主峰，提取主峰的峰值和峰寬度，根據峰值和峰寬度閾值，初步判定前后緣為尖邊或者削邊形狀。

步驟8：根據葉盆葉背曲線，計算葉盆葉背中弧線端點處切線與在前后緣圓心處切線的夾角。