[发明专利]一种航空发动机叶片矢量逼近迭代测量方法

说明书

本发明涉及一种航空发动机叶片矢量逼近迭代测量方法，属于航空发动机叶片校准领域。叶片作为一种典型的复杂自由曲面零件，存在叶片型面测量复杂、参数评价结果一致性较差的问题。为提升叶片型面测量的准确性，本发明以理论模型曲面的法向量作为初始测量引导，获得叶型截面实测补偿数据后，以若干邻近叶型截面数据进行B样条曲面拟合，计算实测数据点的法向量，将实测点坐标以及得到的法向量作为下一次测量的名义值输入，循环该测量过程直至达到迭代终止条件，将此结果作为叶型截面最终实测数据。本发明适用于航空发动机等领域，对复杂自由曲面的叶片等零件的型面进行精确测量。

技术领域

本发明涉及一种航空发动机叶片的测量方法，具体涉及一种航空发动机叶片矢量逼近迭代测量方法，属于航空发动机叶片校准领域。

背景技术

叶片作为航空发动机的核心零部件，对发动机的性能有着决定性的影响，所以能够准确地对叶片进行校准，在航空发动机测试研究领域有着举足轻重的地位。叶片类复杂曲面测量的准确性，关键在于基于矢量方向的触测并按矢量方向补偿，从而减小由于测头半径补偿误差带来的曲面坐标测量误差。

目前发动机叶片测量中，触测的矢量方向主要由理论模型上的点云数据来获取，但由于模型是叶片的理论理想状态，存在叶片实际加工曲面与理论曲面法矢方向不一致的情况，因此难以实现叶片型面的精确测量。

发明内容

针对目前叶片测量方法中理论模型与实际叶片的法矢量存在偏差，导致接触法矢并非叶片的实际法向矢量这一问题，本发明目的是提供一种航空发动机叶片矢量逼近迭代测量方法，在测量中得到的更接近于叶片实际的法矢，从而得到更精确的叶片类曲面测量结果。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明公开的一种航空发动机叶片矢量逼近迭代测量方法，以航空发动机叶片理论模型曲面的法向量作为初始测量引导，获得叶型截面实测补偿数据后，以若干邻近叶型截面数据进行B样条曲面拟合，计算实测数据点的法向量，将实测点坐标以及得到的法向量作为下一次测量的名义值输入，循环该测量过程直至达到迭代终止条件，将此结果作为叶型截面最终实测数据。

本发明公开的一种航空发动机叶片矢量逼近迭代测量方法，包括如下步骤：

步骤1：测量实施准备；

测量实施准备包括测针与转台的校准，导入理论CAD模型，工件安装定位，建立测量坐标系；

步骤2：在航空发动机叶片理论模型上，截取需要测量高度的截面线并通过控制采样点密度，生成能够描述叶型形状的检测截面线的名义点云坐标值(x_n,y_n,z_n,i_n,j_n,k_n)，作为初始测量的引导输入；

步骤3：对叶片检测截面进行扫描测量；

设置扫描角度、速度等测量参数，利用测量系统的多联动运动控制系统对叶型截面进行扫描。使测头相对于叶片叶盆、叶背、前缘及后缘的展成运动模式进行测量，保证测头触测方向矢量始终沿曲面三维法矢方向，以此获得叶片被测截面型线第i次测量后的补偿数据。

步骤4：对被测高度及其邻近截面的叶型测量数据进行B样条曲面建模。

B样条曲面建模过程包括曲面u向与v向参数次数确定，叶型检测数据点的参数化，节点矢量确定与曲面控制点解算。

步骤5：计算步骤4中叶型截面的数据点在拟合曲面上的三维法向矢量；

三维法向矢量通过叶型截面数据点在拟合曲面的u向和v向的偏导矢量叉积运算求得。

U,V为节点矢量