[发明专利]一种基于变公差带约束的航空叶片型面检测方法和系统

说明书

本发明公开了一种基于变公差带约束的航空叶片型面检测方法和系统，属于航空叶片检测领域，其中方法包括：对航空叶片的叶型轮廓测点集中所有点进行曲率估计，基于曲率分布在叶型轮廓测点集中进行降采样，利用采样叶型轮廓测点随机进行拟合圆，实现叶型轮廓分割，得到前缘点集、后缘点集、叶盆点集和叶背点集；分别为前缘点集、后缘点集、叶盆点集和叶背点集设置公差带范围和线性约束，构建目标匹配函数，求解目标匹配函数，得到最优位姿；利用最优位姿对航空叶片进行刚体变换，将刚体变换后的航空叶片与设计叶片进行比较，判断航空叶片叶型是否合格。本发明航空叶片与设计叶片的匹配结果更真实，进而提高叶片检测的准确率。

技术领域

本发明属于航空叶片检测领域，更具体地，涉及一种基于变公差带约束的航空叶片型面检测方法和系统。

背景技术

航空发动机作为世界公认的结构最复杂，技术门槛最高的工业产品，一直被誉为工业皇冠上的明珠，而航空叶片作为航空发动机的核心部件，其直接影响航空发动机的气动性能，因此对其进行精确的型面质量控制尤为重要。目前，在航空叶片的叶型检测中，多是基于等公差带约束的匹配方法，即叶型轮廓测点与叶型轮廓设计模型进行匹配，然后判断各点误差值是否超差，超差则航空叶片叶型不合格，否则合格。这种方法难以对叶片叶型前缘、后缘、叶盆及叶背进行不同的精度控制，且由于叶型前缘、后缘、叶盆及叶背的测点密度不均，在等公差约束下的匹配常常会导致匹配结果失真，即向叶盆及叶背方向滑移，进而导致叶型前缘后缘超过公差，误报叶型不合格。

由此可见，现有技术存在匹配结果失真、误报叶型不合格的技术问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于变公差带约束的航空叶片型面检测方法和系统，由此解决现有技术存在匹配结果失真、误报叶型不合格的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于变公差带约束的航空叶片型面检测方法，包括如下步骤：

(1)对航空叶片的叶型轮廓测点集中所有点进行曲率估计，得到曲率分布，基于曲率分布在叶型轮廓测点集中进行降采样，得到采样叶型轮廓测点；

(2)利用采样叶型轮廓测点随机进行拟合圆，实现叶型轮廓分割，得到前缘点集、后缘点集、叶盆点集和叶背点集；

(3)在设计叶片的轮廓测点集中搜索叶型轮廓测点集中每个点的最近点，组成最近点集，利用叶型轮廓测点集和最近点集进行无约束匹配，得到初始位姿，分别为前缘点集、后缘点集、叶盆点集和叶背点集设置公差带范围和线性约束，构建目标匹配函数，将初始位姿作为初始值，求解目标匹配函数，得到最优位姿；

(4)利用最优位姿对航空叶片进行刚体变换，将刚体变换后的航空叶片与设计叶片进行比较，判断航空叶片叶型是否合格。

进一步地，曲率估计的具体实现方式为：

对航空叶片的叶型轮廓测点集中点p_i，利用p_i及其相邻两点p_i-1、p_i+1拟合二次曲线，计算二次曲线在p_i处的一阶导数y′及二阶导数y″，进而求得p_i的曲率

进一步地，降采样的具体实现方式为：

计算叶型轮廓测点集中离散点间的曲率和，使得相邻采样间隔k1和k2满足关系κ_i表示叶型轮廓测点集中第i个点的曲率。

进一步地，步骤(2)包括：