[发明专利]一种叶片型面全数据测量拼接方法及装置有效
申请号: | 201711352917.8 | 申请日: | 2017-12-15 |
公开(公告)号: | CN108151668B | 公开(公告)日: | 2020-05-22 |
发明(设计)人: | 李兵;闫潇;辛美婷;陈磊;魏翔 | 申请(专利权)人: | 西安交通大学 |
主分类号: | G01B11/24 | 分类号: | G01B11/24 |
代理公司: | 西安通大专利代理有限责任公司 61200 | 代理人: | 徐文权 |
地址: | 710049 陕*** | 国省代码: | 陕西;61 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 叶片 型面全 数据 测量 拼接 方法 装置 | ||
本发明公开了一种叶片型面全数据测量拼接方法及装置,首先将叶片装夹在旋转台上,根据叶片的型面特点,采用不同的传感器装夹方式装夹传感器进行叶片扫描,完成叶片型面全数据采集;然后借助旋转台上设置的标准球,根据标准球的球心坐标和标准球球心平移后坐标以及旋转台中心,求出转换坐标,完成不同坐标系下叶片型面数据的拼接,最后得到完整的叶片三维点云数据。本发明操作简单,采集速度快,效率高,算法简便,容易实现,不仅对叶片型面检测提供新的参考,对实现其它复杂型面物体的测量也有重要的指导意义。
技术领域
本发明属于叶片型面检测技术领域,具体涉及一种叶片型面全数据测量拼接方法及装置。
背景技术
叶片是航空发动机关键零件,其承担着将热能转化为机械能的重要任务。叶片的质量是整机质量的保证,叶片的形状误差直接影响着整机的能量转化效率。叶片型面一般为变截面扭转曲面并且尺度跨度大、受力强、承载大。叶片前后缘是叶片设计的关键参数,通常把前后缘设计成圆弧,其加工制造精度直接决定叶片气动性能的优劣。
叶片型面为变截面扭转曲面,其前后缘半径小且薄、曲率变化大。由于这些特点的限制,叶片型面全数据快速获取以及叶片前后缘数据的获取一直是难点问题。常用的测量叶片型面的方法有很多种,但存在一些问题,如标准模板法、三坐标机测量法、机器视觉法、CT扫描法、激光点测量法等。标准模板法测量精度低,准确性差,且不能定量分析,不同叶片的截面形状不同,因此需多个样板,成本较高,对于前后缘测量,无法得到有效的测量数据;三坐标机测量法,是接触式测量,采用逐点扫描方式,成本高,测球半径和前后缘曲率影响出现跳点、重叠点和尖边点等,造成轮廓失真或轮廓偏离;机器视觉法和CT扫描法,测量精度较低,对于测量前后缘这种微小的几何尺寸,产生误差过大;四坐标测量机激光点测量法,是非接触式测量,利用激光三角法原理,通过点扫描对叶片进行扫描,但测量中检测到的数据太少,对于提取的特征曲线精度会有较大的影响。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足,提供一种叶片型面全数据测量拼接方法及装置,为叶片三维曲面模型重构、叶片型面参数提取、质量评价等后续处理奠定基础。
本发明采用以下技术方案:
一种叶片型面全数据测量拼接方法,首先将叶片装夹在旋转台上,根据叶片的型面特点,采用不同的传感器装夹方式装夹传感器进行叶片扫描,完成叶片型面全数据采集;然后借助旋转台上设置的标准球,根据标准球的球心坐标和标准球球心平移后坐标以及旋转台中心,求出转换坐标,完成不同坐标系下叶片型面数据的拼接,最后得到完整的叶片三维点云数据。
具体的,包括以下步骤:
S1、将装夹好的叶片放置在旋转台上,并在旋转台上安放标准球,装夹传感器,使传感器光束方向与叶片截面轮廓线所在平面垂直,利用传感器扫描标准球,获取当前坐标系下不同位置标准球上离传感器最近的点坐标,并获取叶片叶盆和叶背数据信息;
S2、改变传感器装夹方式,使传感器光束方向与叶片截面轮廓线所在平面平行,利用传感器扫描标准球,获取当前坐标系下不同位置标准球上离传感器最近的点坐标,并获取叶片前后缘数据信息;
S3、通过已知标准球最近点坐标,分别计算步骤S1和步骤S2传感器不同装夹方式下的标准球球心坐标,得到不同坐标系下的旋转台中心坐标;
S4、通过将旋转台坐标重合,得到平移量,将步骤S2得到的数据平移转换到同一坐标系下,再分别以步骤S3得到的步骤S1获取的标准球球心坐标和步骤S2获取的标准球球心平移后坐标以及旋转台中心,求出旋转角度θ,以及旋转平移后的所有数据,完成叶片型面数据拼接,得到叶片三维点云数据。
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