[发明专利]一种发动机涡轮叶片顶端气膜孔的定位方法

权利要求书

1.一种发动机涡轮叶片顶端气膜孔的定位方法，所述涡轮叶片（1）顶端具有内凹平面（7）以及凸沿（2），该凸沿（2）环绕内凹平面（7）设置，气膜孔（6）加工于内凹平面（7）上；其特征在于：所述定位方法包括：

步骤一：

在内凹平面（7）上预设数量与气膜孔（6）相同且相互平行的设计直线（5），所述设计直线（5）的中点对应所述气膜孔（6）的设计孔位中心；

以所述设计直线（5）的设置方向为Y轴方向、所述涡轮叶片（1）的高度方向为Z轴方向建立三维直角坐标系，该坐标系中的坐标为现实坐标；

定义设计直线（5）所在YoZ平面与所述凸沿（2）内弧面（3）的底边（32）相交于第一近端点（33）和第一远端点（34），并与所述内弧面（3）的顶边（31）相交于第二近端点（35）、第二远端点（36）；

第一近端点（33）与第二近端点（35）连线的斜率为k1，第一远端点（34）与第二远端点（36）连线的斜率为k2，所述顶边（31）所在高度的Z轴坐标为z1，所述底边（32）所在高度的Z轴坐标为z2，所述设计直线（5）所在X轴坐标为x1；

步骤二：使用数码相机沿Z轴方向拍摄所述涡轮叶片（1）的顶端图像，将所述顶端图像中的像素坐标与所述坐标系中的X轴坐标、Y轴坐标进行对应；

步骤三：对所述顶端图像进行图像处理，从中提取所述顶边（31）的像素点曲线，并转化成所述坐标系中对应在z1高度的XoY平面中的X-Y坐标曲线；

步骤四：根据所述顶边（31）的现实坐标，结合所述设计直线（5）所在YoZ平面的X轴坐标x1，获得第二近端点（35）的Y轴坐标y1和第二远端点（36）的Y轴坐标y2，再结合Z轴坐标z1得到该两点的现实三维坐标；

步骤五：根据第二近端点（35）的X轴坐标x1、Y轴坐标y1、Z轴坐标z1，第一近端点（33）的X轴坐标x1、Z轴坐标z2，以及第一近端点（33）与第二近端点（35）之间的连线斜率k1，计算得到第一近端点（33）的Y轴坐标y3，由此获得第一近端点（33）的现实三维坐标；

根据第二远端点（36）的X轴坐标x1、Y轴坐标y2、Z轴坐标z1，第一远端点（34）的X轴坐标x1、Z轴坐标z2，以及第一近端点（33）与第二近端点（35）之间的连线斜率k2，计算得到第一远端点（34）的Y轴坐标y4，由此获得第一远端点（34）的现实三维坐标；

步骤六：根据第一近端点（33）、第一远端点（34）的现实三维坐标计算得到气膜孔（6）设计位置的现实三维坐标。

2.根据权利要求1所述的一种发动机涡轮叶片顶端气膜孔的定位方法，其特征在于：步骤二中将图像中的像素坐标对应现实坐标的方法包括如下步骤：

定位过程中对应设有一机床，所述涡轮叶片（1）设在所述机床的加工区；

在机床的工作台面上安装校准块，使校准块中心点对应已知现实坐标的第一位置，而后将所述数码相机的镜头沿Z轴方向对准所述校准块，拍摄得到第一图像；

在工作台面上沿X轴方向和Y轴方向移动校准块，使校准块中心点分别位于仍处于镜头画面中的第二位置、第三位置、第四位置，并分别拍摄得到第二图像、第三图像、第四图像，根据校准块实际移动距离确定所述第二位置、第三位置、第四位置的现实坐标；

检测获得第一图像、第二图像、第三图像、第四图像中校准块中心点的像素坐标，将该像素坐标与第一位置、第二位置、第三位置、第四位置的现实坐标一一对应，获得此时镜头画面中像素坐标与所述三维直角坐标系中X轴坐标、Y轴坐标的对应关系；

相对移动机床和镜头，使机床的加工区位于镜头画面内，根据该相对移动距离计算获得此时镜头画面中像素坐标与所述三维直角坐标系中X轴坐标、Y轴坐标的对应关系。

3.根据权利要求2所述的一种发动机涡轮叶片顶端气膜孔的定位方法，其特征在于：所述机床包括至少四个直线数控轴和至少两个旋转数控轴。

4.根据权利要求1所述的一种发动机涡轮叶片顶端气膜孔的定位方法，其特征在于：步骤三中图像处理方法为差分边缘检测方法、Sobel算子处理方法、Laplacian算子处理方法中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的一种发动机涡轮叶片顶端气膜孔的定位方法，其特征在于：所述数码相机为CCD相机或CMOS相机。

6.根据权利要求5所述的一种发动机涡轮叶片顶端气膜孔的定位方法，其特征在于：对应所述数码相机设有气缸，所述数码相机安装在所述气缸上，并在所述气缸带动下移动。