一种基于弦线的航空薄壁叶片加工扭曲度误差测量方法

摘要

本发明公开了一种用于测量叶片加工扭曲度误差的方法，包括：为待测量的叶片和叶片设计模型分别截取多个截面并生成相应的点云数据；提取所生成的点云数据以获得凸包；根据所获得的凸包，分别求出有关叶片测量模型和叶片设计模型的各个截面的弦线参数也即弦线的两端点坐标；根据所求出的弦线参数，计算将叶片测量模型的各个截面与叶片设计模型的相应截面重合时所需的旋转角度，由此获得待测量叶片的各个截面的扭曲度误差。本发明还公开了相应的用于提取凸包的改进方式。按照本发明，可以快速、准确地测量叶片在加工过程中的扭曲度误差，并能将所测得的型面扭曲度误差结果作为评价叶片加工质量的指标，相应改善叶片加工质量。

主权项

一种用于对航空发动机薄壁叶片测量其加工扭曲度误差的方法，该方法包括：（1）为待测量的航空发动机薄壁叶片建模，对该叶片测量模型截取多个截面并生成相应的点云数据；此外，为作为比较基准的叶片设计模型同样截取相同数量的多个截面，并生成相应的点云数据；（2）提取步骤（1）所生成的点云数据以获得凸包；（3）根据步骤（2）所获得的凸包，分别求出有关叶片测量模型和叶片设计模型的各个截面的弦线参数也即弦线的两端点坐标，该过程具体包括以下子步骤：（31）对各个凸包依次计算其相邻两点的距离，并确定其中距离最大的相邻两点；（32）利用各个凸包通过拟合方式获得各个叶片截面的前、后缘图形，并对该前、后缘图形分别求得其两条外公切线的四个切点，从这四个切点中舍去通过步骤（31）所确定的相邻两点，由此将最终保留的两个点作为叶片测量模型和叶片设计模型各自的截面弦线两端点p_c1、p_c2和p_s1、p_s2，并获取相应的坐标值(x_c1,y_c1)、(x_c2,y_c2)和(x_s1,y_s1)、(x_s2,y_s2)；（4）根据所求出的弦线参数，通过下列公式来计算将叶片测量模型的各个截面与叶片设计模型的相应截面重合时所需的旋转角度θ，该旋转角度θ也即待测量叶片的各个截面的扭曲度误差，由此完成对航空发动机薄壁叶片的扭曲度整体测量过程：$\alpha =\arctan \frac{y_{c2}-y_{c1}}{x_{c2}-x_{c1}}$$\mathrm{\beta \alpha }=\arctan \frac{y_{c2}-y_{c1}}{x_{c2}-x_{c1}}$θ=β‑α其中α、β分别为叶片测量模型、叶片设计模型的各个截面弦线与模型坐标系中的X轴正向轴所形成的夹角，x_c1、y_c1、x_c2、y_c2分别为步骤（3）中所求得叶片测量模型的截面弦线两端点各自的x、y坐标值，x_s1、y_s1、x_s2、y_s2分别为步骤（3）所求得叶片设计模型的截面弦线两端点各自的x、y坐标值。