[发明专利]一种水轮机叶片毛坯型面测量与加工余量分析方法

摘要

本发明涉及水轮机叶片毛坯型面测量与加工余量分析方法，可有效解决对水轮机叶片毛坯型面测量与加工余量分析，确保水轮机叶片的制造质量和精度的问题，其解决的技术方案是，采用数字近景摄影测量方法测量叶片毛坯，从而获取毛坯型面的测量点云数据形状，将测量点云所在的测量坐标系与CAD设计模型所在的设计坐标系进行对齐，使用牛顿迭代法多变量求导的解析方法，建立自由曲面参数关于刚体旋转参数的微分关系，得到目标方程可以使用的雅可比矩阵与Hessian矩阵；再基于LM法和牛顿迭代法的数值优化计算，并对结果进行报表或图形化输出及打印，本发明方法科学先进，稳定可靠，准确率高，保证了水力稳定性、生产效率及空化性能，经济和社会效益巨大。

主权项

1、一种水轮机叶片毛坯型面测量与加工余量分析方法，其特征在于，采用数字近景摄影测量方法测量叶片毛坯，获取毛坯型面的测量点云数据形状，在此基础上采用坐标系对齐方法及利用四叉树算法实现测量数据点在自由曲面投影初值快速获取，利用LM法和牛顿迭代法相融合来实现测量坐标系与设计坐标系对齐的方法，在测量数据基础上对叶片毛坯加工余量优化计算，其步骤是：首先对待检测叶片毛坯进行数字近景摄影测量，获取叶片的测量点云形状，方法是，在待检测叶片毛坯的表面布设摄影测量用圆形反光标志，再在叶片毛坯表面和四周地面均匀布设编码标志，利用编码标志实现不同像片间的拼接，在叶片毛坯表面或附近地面放置概略定向棒和基准尺，对待测叶片进行摄影，从叶片的上下左右各个方向和位置进行拍摄，相邻像片间要有4个以上的相同编码标志点，对所拍摄的像片进行图像处理、概略定向、同名像点匹配和光束法平差计算，得到标志点的三维坐标，即得到待测叶片毛坯表面的测量数据点云形状，将测量点云所在的测量坐标系与CAD设计模型所在的设计坐标系进行对齐，实现测量坐标系与设计坐标系间的最优化转换，利用四叉树算法实现测量点在自由曲面上投影获取初值，再使用牛顿迭代法多变量求导的解析方法，建立自由曲面参数关于刚体旋转参数的微分关系，得到目标方程可以使用的雅可比矩阵与Hessian矩阵；再基于LM法和牛顿迭代法的数值优化计算，即利用LM法解决计算初值不好而引起的迭代不收敛情况，使牛顿迭代法快速收敛到最优解；将上述所说的测量点云所在的测量坐标系与CAD设计模型所在的设计坐标系进行对齐后，计算各个测量点到设计模型的法向偏差，即各点的加工余量，并对结果进行报表或图形化输出及打印，如果发现某些点的加工余量过大，则根据偏差值进行打磨，如果某些点处的加工余量为负值，则要进行补焊，之后重复进行上述步骤，直到产品合格。