[发明专利]叶片截面接触式扫描探针测球三维半径补偿及交叉补偿点纠正方法

说明书

本发明提供一种叶片截面接触式扫描探针测球三维半径补偿及交叉补偿点纠正方法，包括以下步骤：将三坐标测量的每个测球中心点M作为NURBS曲线的型值点P，利用累积弦长法计算NURBS曲线的节点矢量K，并计算NURBS曲线的基函数矩阵N_i,m；根据型值点矩阵反算控制顶点矩阵D，使拟合的NURBS曲线过型值点；等距离散NURBS曲线，每个离散点表示为点O，计算离散点平行于XY平面的法向矢量N_xy；计算与所成的补偿向量即为三维半径补偿向量；通过计算与的夹角ξ判断补偿点排列顺序，若补偿点错误，交换B_j、B_j+1两点位置。本发明可消除余弦误差，并解决补偿点交叉问题。

技术领域

本发明属于三坐标测量机测量技术领域，具体涉及叶片截面接触式扫描探针测球三维半径补偿及交叉补偿点纠正方法。

背景技术

叶片在航空发动机、涡轮机等领域有重要应用。目前使用三坐标测量机扫描测量叶身为最精确的检测方法之一。由于叶片属于自由曲面，叶身存在扭转，在接触式扫描测量时会提前规划扫描路径，路径按照理论截面所在局部面的法向方向向外偏移，这样使得测针尖端按二维曲线处理半径补偿时，存在余弦误差，并且叶身扭转角越大，产生的余弦误差越大。当叶身留有加工余量时，测针尖端与叶片的接触点同需求测量截面也会存在余弦误差，并且加工余量越大，余弦误差越大。

在航空领域，叶片轻薄化是一个趋势，这样就使得检测叶型前缘、后缘检测过程中，测量点测量不准确，这在半径补偿时带来了求解的法向矢量出现交叉的现象，虽然对补偿的位置信息影响很小，但补偿点的乱序排列会对后续叶片分析造成影响。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种叶片截面接触式扫描探针测球三维半径补偿及交叉补偿点纠正方法，以消除余弦误差，并解决补偿点交叉问题。本发明采用的技术方案是：

一种叶片截面接触式扫描探针测球三维半径补偿及交叉补偿点纠正方法，包括以下步骤：

步骤S101、以待测叶片坐标系为本方法使用坐标系XYZ，将三坐标测量的每个测球中心点M作为NURBS曲线的型值点P，利用累积弦长法计算NURBS曲线的节点矢量K，并计算NURBS曲线的基函数矩阵N_i,m；根据型值点矩阵反算控制顶点矩阵D，使拟合的NURBS曲线过型值点；等距离散NURBS曲线，每个离散点表示为点O，计算离散点平行于XY平面的法向矢量N_xy；

步骤S102，离散点O沿Z轴方向在叶片截面所在平面的投影点为O'，计算向量补偿点B点为待测叶片截面上的点，令向量在XY平面的方向等于N_xy的方向，向量在Z轴方向的分量为0，则与所成的补偿向量即为三维半径补偿向量；

步骤S103，通过计算与的夹角ξ判断补偿点排列顺序，当时，认为补偿点排序正确；当时，认为补偿点错误，交换B_j、B_j+1两点位置，另j＝j-3，再次计算ξ。

进一步地，步骤S101具体包括：

以待测叶片坐标系为本方法使用坐标系XYZ，待测叶片截面平行于X/Y轴所在平面即XY平面，待测叶片截面所在平面垂直于Z轴；

将三坐标测量的每个测球中心点M作为型值点P，共有n+1个型值点，NURBS曲线的次数m；

NURBS曲线的方程C表达为：

其中，k为变量，d_i为控制顶点,w_i为权重，K＝[k₀,…,k_i,…,k_n+m+1]为NURBS曲线的节点矢量，可表达为：