未知CAD模型的航空发动机叶片型面测量方法

摘要

本发明公开了一种未知CAD模型的航空发动机叶片型面测量方法，用于解决现有航空发动机叶片型面三坐标测量方法精度低的技术问题。技术方案是基于对若干条叶片型面上反应主轴方向曲率分布状态的曲线测量与分析，基于曲率及容差控制求出曲线的控制点，进而确定叶片测量截面；基于曲率连续预测法，规划每条测量截面的测量点集，实现对CAD模型未知的航空发动机叶片型面的三坐标测量。由于该方法根据叶片型面曲率分布特点，选取叶片测量截面；并对测量截面基于连续曲率预测法实现测点规划，连续曲率预测法具有比较好的鲁棒性，既减少了型线冗余点的提取，又保证了提取点较好的贴合测量截面型线曲率变化情况。既提高了测量效率又可保证了测量精度。

主权项

1.一种未知CAD模型的航空发动机叶片型面测量方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一、沿叶片主轴方向在叶盆、叶背型面划出若干条曲线，曲线在叶盆、叶背曲面呈等间距分布，用三坐标测量机采集各规划曲线上若干点，得到测点集信息；步骤二、将步骤一得到的测点集信息导入UG，并拟合曲线，将叶盆、叶背曲面上对应的两条曲线拟合曲面，并提取该曲面中分线；步骤三、基于曲率分布及容差控制的中分线最小控制点集提取；第一步，任取一条中分线，以曲线的任一端点为起点，向前搜索一微小弧长，计算搜索始末点连线的中点到该段搜索曲线的距离d，设h为曲线弦公差，若|d-h|＜ε，h=nc，n为大于0的自然数，c为曲线弦公差单位变化值，考虑计算精度和效率，c设为0.005；ε为设定阈值，则该点为控制点；若h-d＞ε，则继续向前搜索；搜索完毕，将搜索到的点拟合曲线，记原始中分线容差值为S；将拟合曲线进行一定数量的点离散，并计算出离散点到原始曲线的最大距离d_max，若|S-d_max|＞ε，则调整n，重复上述操作，直到|S-d_max|＜ε；第二步，取其中一条中分线为参考线，顺次过其上控制点作叶片主轴垂面与其余等参数曲线交于一点，计算其余曲线上离交点最近的控制点，如果该控制点与交点Z向坐标差值＜nr，n为自然数，r为测头半径，ΔZ_min为第一小步所求每条曲线各控制点Z向坐标差值的最小值，则将该控制点以交点代替；如果两点Z向坐标差值＞nr，则将交点加入该曲线的控制点集；第一条中分线上控制点遍历结束，再以第二条中分线为参考线重复上述操作，直到所有中分线遍历结束，初步实现全体中分线的控制点集统一；第三步，以得到的控制点集拟合B样条曲线，设定原始中分线容差值为S；将拟合曲线进行点离散，并计算出离散点到原始中分线的最大距离d_max，若|S-d_max|＞ε，则调整第二小步中n，直到|S-d_max|＜ε；步骤四、基于连续曲率预测法提取测量截面测点集；根据自由曲面多阶连续的特性，利用曲率连续预测法实现测点的自适应规划，建立拟合多项式Z＝AX⁵+BX⁴+CX³+DX²+EX+F；利用三坐标测量机在求出的测量截面上初测6个点，并指定搜索方向；利用前6点的坐标信息拟合5次多项式；求解第6点一阶、二阶导数和曲率半径；根据第6点切线方向和曲率半径，预测第7点坐标值；判断预测点坐标是否回到起始点，未到达则根据第7点预测值引导三坐标测量机测量并获取第7点真实坐标，若到达或超出起始点则搜索结束；步骤五、将叶片型面测点集数据导入UG，根据各测量截面测点信息拟合出测量截面曲线，并由各测量截面曲线拟合出叶身型面；步骤六、在重构模型上提取曲率代表线，并与第一步中测量点拟合的曲率代表线进行比较，将重构模型曲率代表线以等弧长方式离散为若干点，并计算各离散点到对应测量点拟合曲率代表线的距离，若大于给定容差值，则增加步骤一中规划的曲率代表线条数，重复上述操作，直到重构模型曲率代表线各离散点到原始曲率代表线的距离小于给定容差值。