[發明專利]葉片氣膜孔加工自適應定位方法、系統、設備及存儲介質

有效

• 申請號: 202210344527.0
• 申請日: 2022-03-31
• 公開（公告）號: CN114669775B
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發明（設計）人: 王晶;侯堯華;趙衛;趙華龍
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: B23B41/00
• 分類號: B23B41/00;B23B47/00;G06T19/20
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 董娜

1.一種葉片氣膜孔加工自適應定位方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、掃描葉片安裝到夾具上的整體外形，得到掃描模型M_scan；

步驟2、利用三維ICP配準算法將理論夾具模型M_jig與掃描模型M_scan進行定位計算，得到變換矩陣T_jig，scan；

步驟3、利用三維IMLS-ICP配準算法將理論葉片模型M_part上的設計點{P_part}與掃描模型M_scan進行定位計算，得到變換矩陣T_part，scan；

步驟4、在理論夾具模型M_jig上創建理論加工坐標系MCS_idea，獲得理論夾具模型M_jig到理論加工坐標系MCS_idea的變換矩陣

步驟5、將掃描模型M_scan變換到葉片設計坐標系WCS_part下，得到設計坐標系下的掃描模型利用渦輪葉片設計截面組與掃描模型求交，得到葉身截面曲線組{C_i，section}；

步驟6、利用葉身截面線特征分割算法，將葉身截面曲線組{C_i，section}的每個葉身截面曲線C_i，section分割為葉盆曲線C_i，basin、葉背曲線C_i，convex及前緣曲線C_i，lead，則葉身截面曲線組{C_i，section}分割為葉盆曲線組{C_i，basin}、葉背曲線組{C_i，convex}及前緣曲線組{C_i，lead}；

步驟7、通過在葉盆曲線組{C_i，basin}、葉背曲線組{C_i，convex}和前緣曲線組{C_i，lead}上分別放樣，得到葉盆曲面S_basin、葉背曲面S_convex和前緣曲面S_lead；

步驟8、利用渦輪葉片鑄造變形誤差計算方法建立鑄造葉片變形位移場{F(P_j，T_j)}，按照葉盆曲面S_basin、葉背曲面S_convex、前緣曲面S_lead的空間位置，將葉片變形位移場{F(P_j，T_j)}分割為葉盆對應位移場{T_j，basin}、葉背對應位移場{F_j，convex}和前緣對應位移場{F_j，lead}；

步驟9、將理論葉片模型M_part上的氣膜孔組{H(p_k，l_k)}按照葉盆曲面S_basin、葉背曲面S_convex、前緣曲面S_lead的空間位置，分割為葉盆氣膜孔組{H_k，basin}、葉背氣膜孔組{H_k，convex}和前緣氣膜孔組{H_k，lead}；

步驟10、在葉盆曲面S_basin上，分別以曲面參數(u，v)作X軸、Y軸，葉片變形位移場F中的變換矩陣T作Z軸，建立坐標系RCS_basin；然后將葉盆對應位移場{F_j，basin}變換到該坐標系下，計算葉盆氣膜孔組{H_k，basin}的每個葉盆氣膜孔H_k，basin的位置坐標p_k，basin在葉盆曲面S_basin上的參數(u_k，basin，v_k，basin)，則通過在坐標系RCS_basin中插值可確定每個葉盆氣膜孔H_k，basin對應的變換矩陣獲得葉盆氣膜孔組{H_k，basin}的變換矩陣

步驟11、采用與步驟10相同的方法，分別獲得葉背氣膜孔組{H_k，convex}的變換矩陣和前緣氣膜孔組{H_k，lead}的變換矩陣

然后通過坐標變換得到理論氣膜孔H_k到掃描模型M_scan的變換矩陣

步驟12、采用在機測量方式，獲取帶葉片夾具安裝到機床上的三個基準平面Π₁、Π₂、Π₃上的測量數據集并分別進行平面擬合，獲取對應的平面參數

步驟13、按照基準平面可信度優先級，并根據步驟12獲得的平面參數計算Z軸、Y軸和X軸矢量，然后根據Z軸、Y軸和X軸矢量建立機床上實際加工坐標系MCS_real，獲得實際加工坐標系MCS_real與理論加工坐標系MCS_idea間的變換矩陣

步驟14、結合步驟2、步驟4、步驟11和步驟13，獲得理論氣膜孔H_k到機床上實際加工坐標系MCS_real的變換矩陣

步驟15、根據步驟14的變換矩陣獲得機床上當前裝夾姿態下的實際葉片氣膜孔位置坐標和軸向矢量

其中，為旋轉變換矩陣，通過獲得，為平移變換矩陣。