[发明专利]一种用于确定叶片加工弯曲度误差的方法

说明书

技术领域

本发明属于叶片加工技术领域，更具体地，涉及一种用于确定叶片的加工弯曲度误差的方法。

背景技术

叶片在航空（如飞机发动机的整体叶轮）、核电（如汽轮机叶片）、舰船（如大型螺旋桨桨叶）等关系国计民生的行业中被广泛应用。叶片型面一般为复杂曲面，加工工序比较复杂，其型面品质对发动机的性能起着决定性的影响，享有航空发动机、汽轮机的“心脏“的美誉。叶片作为复杂曲面类零部件的一种典型的代表，其设计和制造技术代表国家制造业的核心竞争力，事关国民经济建设、社会发展和国防安全。

由于叶片这一类零件具有强扭曲、薄壁件、易变形、低损伤等技术特点，如何快速高效地检测其多轴数控加工质量一直是先进制造领域的前沿难点问题。尤其因为叶片型面是三维复杂曲面，描述的参数众多，精度要求高，从叶顶到叶根每个截面的型线都不相同，所以叶片型面测量是叶片测量中的难点。

目前，国内外主要采用人工卡板测量法和三坐标测量机（CMM）测量法来对叶片型面进行检测。这两种方法都是离线式检测方法，对毛坯、半成品、矫正件和成品进行检测，其测量速度慢、信息量少、人为误差大且存在过多不可测区域，极大地影响了叶片检测效率。随着光学测量技术的发展，采用非对称结构克服了表面反光问题，使得非接触式测量精度高达μm级、测速超过万点/秒。采用激光扫描仪、结构光测量仪等非接触式测量设备进行叶片型面的检测，可以克服传统人工卡板测量法和CMM测量法的不足，并且可以实现叶片型面的在机检测，因而正成为叶片类复杂曲面型面精密检测的重要手段。然而，受夹具-刀具等障碍物和机床内部测量空间狭小等因素限制，光学传感器与测量目标相距较远。非接触式测量是以二维图像为输入，应用立体视觉、相位轮廓术等计算第三维坐标值，受测量距离限制，直接采集的反映叶片表面性状的点云同设计曲面在三维坐标下可能存在不同的尺度形变。

此外，从目前叶片生产厂家的测量方式来看，大都偏重于叶片型线误差的检测，忽略了叶片在加工过程中的加工弯曲度误差的分析，而叶片的加工弯曲度对流经叶片的气体的流动状况等方面有重要影响。因此，在对叶片型面加工质量进行分析评估的过程中，有必要构思新的便于操作的方法，来更为准确地获取叶片在加工过程中的弯曲度误差结果。

发明内容

针对现有技术的缺陷和技术需求，本发明的目的在于提供一种用于确定叶片加工过程中的弯曲度误差的方法，该方法可以快速、准确、稳定地测量叶片在加工过程中所产生的弯曲度误差，并将所测得的叶片型面弯曲度误差结果作为评价叶片加工质量好坏的重要指标，相应地，对满足叶片加工的“加工-测量”一体化过程具备重要意义。

按照本发明，提供了一种用于确定叶片加工弯曲度误差的方法，该方法包括：

（1）为待测量的叶片建模，对该叶片测量模型依次截取n个截面并获取各个截面的形心O_ci(x_ci，y_ci，z_ci)，然后将所述n个截面中位于第一和最后的截面的形心O_c1(x_c1，y_c1,z_c1)、O_cn(x_cn，y_cn，z_cn)相连，由此获得方向向量为S_c(x_cn-x_c1,y_cn-y_c1,z_cn-z_c1)的直线L_c，其中x_ci，y_ci，z_ci分别表示第i个截面的形心在模型坐标系中的x、y、z坐标值，i=1,2,…,n；