[发明专利]一种基于弦线的叶片加工扭曲度误差测量方法

说明书

本发明公开了一种基于弦线的叶片加工扭曲度误差测量方法，方法包括三维实体构造、实体数据测量、数据分析处理和误差分析四个阶段；三维实体构造是在设计软件CAD\CAM中通过自由曲面描述叶片曲面，为误差分析提供设计模型；在实体数据测量过程中，采用接触式三坐标测量方法进行测量，测量精度要比非接触式测量精度高，而且采用扫描的方式，一次检测即可得到上百万个数据点，测量精度可达到0.01mm；在数据分析处理过程中，进行噪声去除、数据合并和区域分块，本发明，叶片扭曲度误差检测结果准确、直观，可以获得精确的叶片三维空间信息数据，因此，保证合格的叶片利用到发动机上，保证发动机的能量转换率。

技术领域

本发明涉及扭曲度误差测量技术领域，具体领域为一种基于弦线的叶片加工扭曲度误差测量方法。

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。目前扭曲叶片作为发动机的关键零件之一，扭曲叶片的型面质量直接影响着发动机的能量转换率，因此，在对发动机叶片型面加工质量进行分析与评估的过程中，如何根据叶片型面加工误差参数的定义，准确、便利地测量叶片扭曲度误差具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于弦线的叶片加工扭曲度误差测量方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于弦线的叶片加工扭曲度误差测量方法，方法包括三维实体构造、实体数据测量、数据分析处理和误差分析四个阶段；

一、三维实体构造步骤如下：

S1、建立基准平面，通过CAD\CAM软件以叶片轴心线垂直的截面作为主基准面，并且得到各个叶片的离散点坐标值；

S2、建立型值点，将获得的坐标值以数据文件的形式倒入Imageware中，选取型值点，由型值点拟合出光滑的3次样条曲线；

S3、样条曲线拟合NURBS曲面，结合截面曲率梳及高光线检测等曲面品质分析工具调整曲面控制点，在保证曲面光顺的前提下尽量提高数据点与曲面的重合度；

S4、生成叶片实体，沿叶片背曲面法向方向偏置一定厚度得到背向曲面，建立边沿过渡面及其叶片的侧面得到完整的叶片曲面，合并曲面生成叶片实体；

二、实体数据测量步骤如下：

S1、叶片三维扫描，采用接触式高速激光测量方式，对被测量叶片进行快速扫描测量；

S2、对三维激光扫描过程进行记录；

S3、点云坐标系的建立，将扫描得到的点云数据导入到计算机，创建数据库，进行数据处理；

S4、生成叶片立体图，经过数据处理，获取叶片三维空间信息数据，制作叶片立体图；

三、数据分析处理步骤如下：

S1、噪声去除，扭曲度叶片型面数据是采用非接触式高速激光测量的方式获取的点云，在点云中不可避免地会含有噪声点，噪声点的含义为坏点，为了得到合理的误差分析结果，对测量数据采用人机交互和平均滤波相结合的方法实现点云去噪；

S2、数据合并，扭曲叶片在测量时，从多个角度对扭曲叶片进行测量，并且单独的保存在各个文件中，在数据处理阶段后期，将多组数据进行布尔求并，以实现数据的合并；

S3、区域分块，在数据后处理阶段，根据数据的不同属性对其进行数据分块；

四、误差分析步骤如下：