一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片截面快速測(cè)量路徑規(guī)劃方法
【專利摘要】一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片截面快速測(cè)量路徑規(guī)劃方法，將被測(cè)葉片安裝在夾具上，調(diào)整裝夾在X軸上的測(cè)量傳感器，再調(diào)整測(cè)量傳感器至需要的葉片的特征截面上，測(cè)量傳感器沿X軸掃描葉片特征截面，采集數(shù)據(jù)序列；然后旋轉(zhuǎn)測(cè)量臺(tái)180度，掃描葉片另一側(cè)邊采集數(shù)據(jù)序列；由已知標(biāo)準(zhǔn)量塊的厚度，通過(guò)坐標(biāo)變換，把兩次掃描的葉片特征截面數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換在同一坐標(biāo)系下，再通過(guò)擬合函數(shù)，確定特征截面曲線方程，進(jìn)而求出葉片特征截面參數(shù)；豎直方向移動(dòng)測(cè)量傳感器至不同的位置，實(shí)現(xiàn)葉片不同高度的特征截面的測(cè)量，本發(fā)明運(yùn)動(dòng)控制簡(jiǎn)單，采集數(shù)據(jù)速度快，算法簡(jiǎn)易明了，容易在工程上實(shí)現(xiàn)。
【專利說(shuō)明】一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片截面快速測(cè)量路徑規(guī)劃方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片型面尺寸檢測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片截面快速測(cè)量路徑規(guī)劃方法。

【背景技術(shù)】
[0002]航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片是高性能發(fā)動(dòng)機(jī)的核心部件之一，常常被譽(yù)為“心臟中的心臟”，其加工制造是發(fā)動(dòng)機(jī)制造的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一。葉片型面一般為復(fù)雜曲面，加工工序比較復(fù)雜，加工難度大，其型面質(zhì)量對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能起著決定性的影響。同時(shí)由于數(shù)量眾多，長(zhǎng)期服役于惡劣工況下，使用性能要求極高。因此在發(fā)動(dòng)機(jī)零部件的檢測(cè)中，葉片型面的檢測(cè)具有十分重要的意義。
[0003]在企業(yè)生產(chǎn)一線，被加工后的葉片要求件件檢測(cè)，如何實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確高效的檢測(cè)，對(duì)型號(hào)多、數(shù)量大、參數(shù)運(yùn)算復(fù)雜的葉片，往往是個(gè)巨大的工程。目前，常用葉片檢測(cè)方法有三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)(CMM)測(cè)量法、激光掃描法等。由葉片型面設(shè)計(jì)造型過(guò)程可知，葉片型面質(zhì)量的評(píng)定主要是通過(guò)測(cè)量葉片特征截面參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。那么，如何在三坐標(biāo)上實(shí)現(xiàn)葉片復(fù)雜曲面的測(cè)量，就需要對(duì)測(cè)量傳感器進(jìn)行路徑規(guī)劃，如等弧長(zhǎng)法、等弦高法、變曲率法、坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)法。這些方法或者無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)真實(shí)曲面測(cè)量，或者需要復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)控制，或者是需要重復(fù)掃描截面多次，總之，都無(wú)法兼顧效率和精度。因此，在對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)薄壁葉片型面加工質(zhì)量進(jìn)行分析與評(píng)估的過(guò)程中，如何根據(jù)葉片型面特征，快速規(guī)劃出測(cè)量路徑，從而準(zhǔn)確地測(cè)量出葉片特征曲線具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片截面快速測(cè)量路徑規(guī)劃方法，運(yùn)動(dòng)控制簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)拼合易行，比較法測(cè)量精度高，容易在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)，算法穩(wěn)定可靠。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:
[0006]一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片截面快速測(cè)量路徑規(guī)劃方法，包括以下步驟:
[0007]第一步，將被測(cè)葉片4安裝在夾具3上，豎直放置在可水平旋轉(zhuǎn)的測(cè)量臺(tái)1上，夾具3上安裝有標(biāo)準(zhǔn)量塊2 ；
[0008]第二步，測(cè)量時(shí)，調(diào)整裝夾在X軸上的測(cè)量傳感器5，使其能夠測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)量塊2與其相對(duì)的一側(cè)面到X軸的距離H1，旋轉(zhuǎn)測(cè)量臺(tái)1180度，測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)量塊2與其相對(duì)的另一側(cè)面到X軸的距離H2，
[0009]第三步，調(diào)整測(cè)量傳感器5至需要的葉片4的特征截面上，測(cè)量傳感器5沿X軸掃描葉片4特征截面，采集數(shù)據(jù)序列L1 ;然后旋轉(zhuǎn)測(cè)量臺(tái)1180度，掃描葉片4另一側(cè)邊采集數(shù)據(jù)序列L2 ；
[0010]第四步，由已知標(biāo)準(zhǔn)量塊2的厚度，通過(guò)坐標(biāo)變換，把兩次掃描的葉片4特征截面數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換在同一坐標(biāo)系下，再通過(guò)擬合函數(shù)，確定特征截面曲線方程，進(jìn)而求出葉片特征截面參數(shù)；
[0011]第五步，豎直方向移動(dòng)測(cè)量傳感器5至不同的位置，實(shí)現(xiàn)葉片不同高度的特征截面的測(cè)量。
[0012]所述的第四步的數(shù)據(jù)處理過(guò)程如下，
[0013]4.1)計(jì)算L，其中L = H1+H2+H，Η為標(biāo)準(zhǔn)量塊厚度；
[0014]4.2)計(jì)算葉片 4 厚度 La, La = L-L1-L2 ；
[0015]4.3)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，L2轉(zhuǎn)換為L(zhǎng)1坐標(biāo)系下值，L2 = Ll+La ；
[0016]4.4)如果測(cè)量傳感器5因測(cè)量范圍影響，隨Y軸移動(dòng)Λ y，那么總距離L改變?yōu)長(zhǎng)+Ay ；
[0017]4.5)由采集到的離散數(shù)據(jù)，根據(jù)插值法擬合出葉片4截面曲線，如果測(cè)量傳感器5因傾角和景深的不同而帶入測(cè)量誤差，應(yīng)先對(duì)測(cè)量傳感器誤差進(jìn)行評(píng)定，再對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行誤差補(bǔ)償，減少或者消除測(cè)量誤差。
[0018]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):運(yùn)動(dòng)控制簡(jiǎn)單，采集數(shù)據(jù)速度快，算法簡(jiǎn)易明了，容易在工程上實(shí)現(xiàn)?？梢杂行Ы鉀Q工廠實(shí)際問(wèn)題，滿足航空葉片生產(chǎn)需要。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為葉片測(cè)量路徑規(guī)劃示意圖。
[0020]圖2為葉片測(cè)量數(shù)據(jù)處理示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)描述。
[0022]一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片截面快速測(cè)量路徑規(guī)劃方法，包括以下步驟:
[0023]1.參照附圖1，第一步，將被測(cè)葉片4安裝在夾具3上，豎直放置在可水平旋轉(zhuǎn)的測(cè)量臺(tái)1上，夾具3上安裝有標(biāo)準(zhǔn)量塊2 ；
[0024]第二步，測(cè)量時(shí)，調(diào)整裝夾在X軸上的測(cè)量傳感器5，使其能夠測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)量塊2與其相對(duì)的一側(cè)面到X軸的距離H1，旋轉(zhuǎn)測(cè)量臺(tái)1180度，測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)量塊2與其相對(duì)的另一側(cè)面到X軸的距離H2，圖1虛線為旋轉(zhuǎn)180度后的測(cè)量狀態(tài)；
[0025]第三步，調(diào)整測(cè)量傳感器5至需要的葉片4的特征截面上，測(cè)量傳感器5沿X軸掃描葉片4特征截面，采集數(shù)據(jù)序列L1 ;然后旋轉(zhuǎn)測(cè)量臺(tái)1180度，掃描葉片4另一側(cè)邊采集數(shù)據(jù)序列L2 ；
[0026]第四步，由已知標(biāo)準(zhǔn)量塊2的厚度，通過(guò)坐標(biāo)變換，把兩次掃描的葉片4特征截面數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換在同一坐標(biāo)系下，再通過(guò)擬合函數(shù)，確定特征截面曲線方程，進(jìn)而求出葉片特征截面參數(shù)；
[0027]第五步，豎直方向移動(dòng)測(cè)量傳感器5至不同的位置，實(shí)現(xiàn)葉片不同高度的特征截面的測(cè)量。
[0028]參照?qǐng)D2，所述的第四步的數(shù)據(jù)處理過(guò)程如下，
[0029]4.1)計(jì)算L，其中L = H1+H2+H，Η為標(biāo)準(zhǔn)量塊厚度；
[0030]4.2)計(jì)算葉片 4 厚度 La, La = L-L1-L2 ；
[0031]4.3)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，L2轉(zhuǎn)換為L(zhǎng)1坐標(biāo)系下值，L2 = Ll+La ；
[0032]4.4)如果測(cè)量傳感器5因測(cè)量范圍影響，隨Y軸移動(dòng)Λ y，那么總距離L改變?yōu)長(zhǎng)+Ay ；
[0033]4.5)由采集到的離散數(shù)據(jù)，根據(jù)插值法擬合出葉片4截面曲線，如果測(cè)量傳感器5因傾角和景深的不同而帶入測(cè)量誤差，應(yīng)先對(duì)測(cè)量傳感器誤差進(jìn)行評(píng)定，再對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行誤差補(bǔ)償，減少或者消除測(cè)量誤差。
【權(quán)利要求】
1.一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片截面快速測(cè)量路徑規(guī)劃方法，其特征在于，包括以下步驟: 第一步，將被測(cè)葉片(4)安裝在夾具(3)上，豎直放置在可水平旋轉(zhuǎn)的測(cè)量臺(tái)(1)上，夾具(3)上安裝有標(biāo)準(zhǔn)量塊(2); 第二步，測(cè)量時(shí)，調(diào)整裝夾在X軸上的測(cè)量傳感器(5)，使其能夠測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)量塊(2)與其相對(duì)的一側(cè)面到X軸的距離H1，旋轉(zhuǎn)測(cè)量臺(tái)(1)180度，測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)量塊(2)與其相對(duì)的另一側(cè)面到X軸的距離H2， 第三步，調(diào)整測(cè)量傳感器(5)至需要的葉片(4)的特征截面上，測(cè)量傳感器(5)沿X軸掃描葉片(4)特征截面，采集數(shù)據(jù)序列L1 ;然后旋轉(zhuǎn)測(cè)量臺(tái)(1)180度，掃描葉片(4)另一側(cè)邊采集數(shù)據(jù)序列L2 ； 第四步，由已知標(biāo)準(zhǔn)量塊(2)的厚度，通過(guò)坐標(biāo)變換，把兩次掃描的葉片(4)特征截面數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換在同一坐標(biāo)系下，再通過(guò)擬合函數(shù)，確定特征截面曲線方程，進(jìn)而求出葉片特征截面參數(shù)； 第五步，豎直方向移動(dòng)測(cè)量傳感器(5)至不同的位置，實(shí)現(xiàn)葉片不同高度的特征截面的測(cè)量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片截面快速測(cè)量路徑規(guī)劃方法，其特征在于，所述的第四步的數(shù)據(jù)處理過(guò)程如下， .4.1)計(jì)算L，其中L = H1+H2+H, Η為標(biāo)準(zhǔn)量塊厚度； .4.2)計(jì)算葉片(4)厚度 La, La = L-L1-L2 ； .4.3)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，L2轉(zhuǎn)換為L(zhǎng)1坐標(biāo)系下值，L2 = Ll+La ； .4.4)如果測(cè)量傳感器(5)因測(cè)量范圍影響，隨Y軸移動(dòng)Ay，那么總距離L改變?yōu)長(zhǎng)+Ay ； .4.5)由采集到的離散數(shù)據(jù)，根據(jù)插值法擬合出葉片(4)截面曲線，如果測(cè)量傳感器(5)因傾角和景深的不同而帶入測(cè)量誤差，應(yīng)先對(duì)測(cè)量傳感器(5)誤差進(jìn)行評(píng)定，再對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行誤差補(bǔ)償，減少或者消除測(cè)量誤差。
【文檔編號(hào)】G01B21/20GK104316014SQ201410564420
【公開日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年10月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月21日
【發(fā)明者】李兵, 孫彬, 陳磊, 李健, 魏翔, 劉丙才 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)