确定闭式整体叶盘三坐标测量机测头角度的方法

摘要

本发明公开了一种确定闭式整体叶盘三坐标测量机测头角度的方法，用于解决现有确定闭式整体叶盘三坐标测量机测头角度方法随意性大的技术问题。技术方案是首先进行触测区域的设置，之后对触测区域内检测点进行测头的可达性分析，进而建立检测点的可达性锥，最后结合触测区域和可达性锥进行检测区域划分，选出最优的测头角度。解决了现有确定闭式整体叶盘三坐标测量机测头角度方法随意性大的技术问题，方法简单可靠。

主权项

一种确定闭式整体叶盘三坐标测量机测头角度的方法，其特征在于包括以下步骤：第一步，抽取叶片叶背面与进气边处的交线C₁，对应叶片叶背与排气边的交线C₂，内外轮毂面的交线C₃、C₄，分别将曲线C₁、C₂、C₃、C₄向内偏置一个测杆半径值，得到对应曲线C_o1、C_o2、C_o3、C_o4；将偏置后的曲线进行相互修剪，得到一个触测区域；第二步，求取所有检测点在叶片型面上的点坐标值和法向量，P_a＝[x_a,y_a,z_a]，a＝1,2,…,N，N为检测点数目；检测点的坐标值和法向量利用UG二次开发功能调取其内部函数获得；取其中一个检测点P_c,c∈a，沿该检测点P_c法矢向上偏置距离d，得到点P_c′；点P_c′的坐标值公式${P_c}^{\prime }=P_c+d·\overrightarrow{n}---\left(1\right)$第三步，以点P_c′为起点，沿673个测头角度方向做出673条射线，求取每条射线的单位向量t＝0,1,2,…,672；以P_c′为坐标原点，在其中一条射线上取距离点P_c′为1的点P_d，则$\overrightarrow{e_t}=\frac{\overrightarrow{{P_c}^{\prime }{P}_d}}{\left|\overrightarrow{{P_c}^{\prime }{P}_d}\right|}=\overrightarrow{{P_c}^{\prime }{P}_d}---\left(2\right)$把球面坐标系下的值转换为直角坐标系下的值；x_d＝r sinαcosβy_d＝r sinαsinβ   (3)z_d＝r cosα取r＝1，α的取值范围是[0°,7.5°,15°,…,97.5°,105°]，β的取值范围是[0°,7.5°,15°,…,352.5°,360°]；根据公式(3)求出P_d＝[x_d,y_d,z_d]；当α＝0°且β＝0°时，P_d＝[0,0,1]；根据公式(2)求出单位向量令将放到矩阵M_e中，放置原则为：将的表示方式变为其中则u＝1,2,…,14；则v＝1,2,…,48；$M_e=\left[\begin{array}{cccc}\overrightarrow{e_{\mathrm{1,1}}}& \overrightarrow{e_{\mathrm{1,2}}}& ...& \overrightarrow{e_{\mathrm{1,48}}}\\ \overrightarrow{e_{\mathrm{2,1}}}& \overrightarrow{e_{\mathrm{2,2}}}& ...& \overrightarrow{e_{\mathrm{2,48}}}\\ .& .& .& .\\ .& .& .& .\\ .& .& .& .\\ \overrightarrow{e_{\mathrm{14,1}}}& \overrightarrow{e_{\mathrm{14,2}}}& ...& \overrightarrow{e_{\mathrm{14,48}}}\end{array}\right];$令矩阵$M_p={\left[\begin{array}{cccc}\overrightarrow{n_c}& 0& ...& 0\\ 0& \overrightarrow{n_c}& ...& 0\\ .& .& .& .\\ .& .& .& .\\ .& .& .& .\\ 0& 0& ...& \overrightarrow{n_c}\end{array}\right],}_{48\times 48}$由公式M_q＝M_eM_p   (4)则，$M_q=\left[\begin{array}{cccc}\overrightarrow{e_{\mathrm{1,1}}}·\overrightarrow{n_c}& \overrightarrow{e_{\mathrm{1,2}}}·\overrightarrow{n_c}& ...& \overrightarrow{e_{\mathrm{1,48}}}·\overrightarrow{n_c}\\ & & .& \\ \overrightarrow{e_{\mathrm{1,2}}}·\overrightarrow{n_c}& \overrightarrow{e_{\mathrm{2,2}}}·\overrightarrow{n_c}& .& \overrightarrow{e_{\mathrm{2,48}}}·\overrightarrow{n_c}\\ & & .& \\ .& .& .& .\\ .& .& .& .\\ .& .& .& .\\ \overrightarrow{e_{\mathrm{14,1}}}·\overrightarrow{n_c}& \overrightarrow{e_{\mathrm{14,1}}}·\overrightarrow{n_c}& ...& \overrightarrow{e_{\mathrm{14,48}}}·\overrightarrow{n_c}\end{array}\right]$取与的夹角小于60°,时的测头角度作为剩余可用的测头角度；第四步，将第二步求出点P_c′中的可用测头角度沿该点法矢负方向偏置距离d，得到点P_C的可用测头角度；由曲线C₁、C₂、C₃、C₄构造一张曲面F₁，定义为叶片叶背面进气边处的通道覆盖面；然后将点P_c′和点P_C的所有可用测头角度分别与面F₁求交；只有在点P_c′和点P_C处的测头角度与面F₁的交点均在曲线C_o1、C_o2、C_o3、C_o4围成封闭区域内，判定该测头角度是可达的，在触测时不会与相邻叶片、内外轮毂发生干涉；将检测点所有可达的测头角度求出之后，组合起来是点P_c′的可达性锥；第五步，根据所有检测点的可达性分析结果，将能共用同一个测头角度的检测点划分为一个检测区域。