[发明专利]一种高精度的叶片截面特征参数提取方法

说明书

本发明公开了一种高精度的叶片截面特征参数提取方法，采用三次NURBS曲线拟合闭合型线，并利用自相交法提取中弧线，使整个参数提取过程不依赖于测量数据的区域划分；采用迭代法精确提取前后缘，从而高精度地获得前缘点和后缘点；基于前后缘获得弦线，并将数据分为凹凸两段，从而采用简化方法求得最大厚度。通过本方法，可以稳定、高精度地提取叶片截面特征参数，对于叶片的加工误差检测以及叶片重建具有重要的实用价值。

技术领域

本发明属于检测技术领域，涉及一种特征参数提取方法，尤其是一种高精度的叶片截面特征参数提取方法。

背景技术

叶片是燃气轮机的关键部件之一，广泛应用于发电、航空和舰船等领域。随着现代制造业的发展，对叶片的设计、生产和检测提出了越来越高的要求。叶片设计时，截面型线是关键。设计人员采用若干个特定高度的截面型线来控制整个叶片型面的三维轮廓，进而对叶片的气动、强度和振动等性能进行评估和校核。因此，无论对叶片加工进行误差检测，还是逆向工程中对叶片重建，都需要稳定、高精度地对截面型线特征参数进行提取。

叶片截面特征参数主要包括中弧线、前后缘半径、弦长、最大厚度等，这些参数对整个叶片的性能有非常重要的影响。其中，中弧线是叶片截面型线的内接圆圆心构成的一条连续曲线，是反映叶片气动性能的重要参数。叶型最大厚度是叶片截面型线最大内切圆的直径，是所有特征参数里要求精度最高的。

迄今为止，人们对叶片检测和截面型线特征参数的提取进行了大量的研究。现有的叶片型线特征参数提取方法，基本都需要预先将型线数据分为叶盆、叶背、前缘和后缘4部分进行处理，然后才能进行接下来的参数提取过程。常用的截面数据划分基于距离阈值法和凸包算法。距离阈值法可以简单高效地对理论型线数据进行区域划分，但是该方法强烈依赖于数据本身的距离设定和分布特点，对于采用不同测量手段得到的实测数据很难适用。凸包算法基本上能满足大部分叶片数据的区域划分，但是对于某些特殊叶片截面，凸包算法可能会引起区域划分紊乱，比如将原本属于叶背上的非凸点划分到叶盆上，导致后续的截面型线特征参数的提取精度较差甚至提取失败。目前对于中弧线、前后缘的圆心半径等数据的提取高度依赖于截面数据的区域划分，微小的划分误差都将对提取结果产生较大影响，并且一般很难得到完整的从前缘点到后缘点的中弧线。

综上所述，研究一种高精度的、更通用的叶片截面特征参数提取方法尤为重要，符合叶片检测的发展趋势。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种高精度的叶片截面特征参数提取方法，该方法使参数提取结果不依赖于预先的数据区域划分，不受测量数据分布特点的影响，能适用于更多种类的叶片；特征参数的提取具有更高的精度，为叶片重建和叶片加工误差的检测提供更有效的参考。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

这种高精度的叶片截面特征参数提取方法，包括以下步骤：

步骤一，对预处理后的型线实测数据进行闭合曲线拟合；

步骤二，利用闭合曲线求取中弧线；

步骤三，基于中弧线，采用迭代法精确提取前后缘尺寸；

步骤四，基于中弧线求取叶型的前缘点和后缘点，得到完整中弧线；

步骤五，基于前缘和后缘求取弦线和弦长；

步骤六，采用简化方法求取最大厚度。

进一步，以上步骤一中：型线实测数据的预处理为：读入叶片截面型线的实测数据，剔除粗大误差点，进行数据光顺和排序。

进一步，以上步骤一中：采用三次NURBS曲线，通过反求控制点对整个型线的数据进行闭合曲线拟合，与理论型线的设计方式一致。

进一步，以上步骤二中，针对闭合型线，利用求等距线自交点的方式高精度地提取出中弧线。