CN104316014B - 一种航空发动机叶片截面快速测量路径规划方法 - Google Patents

一种航空发动机叶片截面快速测量路径规划方法 Download PDF

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Abstract

一种航空发动机叶片截面快速测量路径规划方法，将被测叶片安装在夹具上，调整装夹在X轴上的测量传感器，再调整测量传感器至需要的叶片的特征截面上，测量传感器沿X轴扫描叶片特征截面，采集数据序列；然后旋转测量台180度，扫描叶片另一侧边采集数据序列；由已知标准量块的厚度，通过坐标变换，把两次扫描的叶片特征截面数据转换在同一坐标系下，再通过拟合函数，确定特征截面曲线方程，进而求出叶片特征截面参数；竖直方向移动测量传感器至不同的位置，实现叶片不同高度的特征截面的测量，本发明运动控制简单，采集数据速度快，算法简易明了，容易在工程上实现。

Description

一种航空发动机叶片截面快速测量路径规划方法
技术领域
本发明涉及航空发动机叶片型面尺寸检测技术领域，尤其涉及一种航空发动机叶片截面快速测量路径规划方法。
背景技术
航空发动机叶片是高性能发动机的核心部件之一，常常被誉为“心脏中的心脏”，其加工制造是发动机制造的重点和难点之一。叶片型面一般为复杂曲面，加工工序比较复杂，加工难度大，其型面质量对发动机的性能起着决定性的影响。同时由于数量众多，长期服役于恶劣工况下，使用性能要求极高。因此在发动机零部件的检测中，叶片型面的检测具有十分重要的意义。
在企业生产一线，被加工后的叶片要求件件检测，如何实现准确高效的检测，对型号多、数量大、参数运算复杂的叶片，往往是个巨大的工程。目前，常用叶片检测方法有三坐标测量机(CMM)测量法、激光扫描法等。由叶片型面设计造型过程可知，叶片型面质量的评定主要是通过测量叶片特征截面参数来实现的。那么，如何在三坐标上实现叶片复杂曲面的测量，就需要对测量传感器进行路径规划，如等弧长法、等弦高法、变曲率法、坐标轴联动法。这些方法或者无法实现对真实曲面测量，或者需要复杂的运动控制，或者是需要重复扫描截面多次，总之，都无法兼顾效率和精度。因此，在对航空发动机薄壁叶片型面加工质量进行分析与评估的过程中，如何根据叶片型面特征，快速规划出测量路径，从而准确地测量出叶片特征曲线具有重要的现实意义。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种航空发动机叶片截面快速测量路径规划方法，运动控制简单，数据拼合易行，比较法测量精度高，容易在计算机上实现，算法稳定可靠。
为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种航空发动机叶片截面快速测量路径规划方法，包括以下步骤：
第一步，将被测叶片4安装在夹具3上，竖直放置在可水平旋转的测量台1上，夹具3上安装有标准量块2；
第二步，测量时，调整装夹在X轴上的测量传感器5，使其能够测量标准量块2与其相对的一侧面到X轴的距离H1，旋转测量台180度，测量标准量块2与其相对的另一侧面到X轴的距离H2，
第三步，调整测量传感器5至需要的叶片4的特征截面上，测量传感器5沿X轴扫描叶片4特征截面，采集数据序列L1；然后旋转测量台180度，扫描叶片4另一侧边采集数据序列L2；
第四步，由已知标准量块2的厚度，通过坐标变换，把两次扫描的叶片4特征截面数据转换在同一坐标系下，再通过拟合函数，确定特征截面曲线方程，进而求出叶片特征截面参数；
第五步，竖直方向移动测量传感器5至不同的位置，实现叶片不同高度的特征截面的测量。
所述的第四步的数据处理过程如下，
4.1)计算L，其中L＝H1+H2+H，H为标准量块厚度；
4.2)计算叶片4厚度La，La＝L-L1-L2；
4.3)坐标转换，L2转换为L1坐标系下值，L2＝L1+La；
4.4)如果测量传感器5因测量范围影响，随Y轴移动Δy，那么总距离L改变为L+Δy；
4.5)由采集到的离散数据，根据插值法拟合出叶片4截面曲线，如果测量传感器5因倾角和景深的不同而带入测量误差，应先对测量传感器误差进行评定，再对测量结果进行误差补偿，减少或者消除测量误差。
本发明的优点：运动控制简单，采集数据速度快，算法简易明了，容易在工程上实现。可以有效解决工厂实际问题，满足航空叶片生产需要。
附图说明
图1为叶片测量路径规划示意图。
图2为叶片测量数据处理示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做详细描述。
一种航空发动机叶片截面快速测量路径规划方法，包括以下步骤：
1.参照附图1，第一步，将被测叶片4安装在夹具3上，竖直放置在可水平旋转的测量台1上，夹具3上安装有标准量块2；
第二步，测量时，调整装夹在X轴上的测量传感器5，使其能够测量标准量块2与其相对的一侧面到X轴的距离H1，旋转测量台180度，测量标准量块2与其相对的另一侧面到X轴的距离H2，图1虚线为旋转180度后的测量状态；
第三步，调整测量传感器5至需要的叶片4的特征截面上，测量传感器5沿X轴扫描叶片4特征截面，采集数据序列L1；然后旋转测量台180度，扫描叶片4另一侧边采集数据序列L2；
第四步，由已知标准量块2的厚度，通过坐标变换，把两次扫描的叶片4特征截面数据转换在同一坐标系下，再通过拟合函数，确定特征截面曲线方程，进而求出叶片特征截面参数；
第五步，竖直方向移动测量传感器5至不同的位置，实现叶片不同高度的特征截面的测量。
参照图2，所述的第四步的数据处理过程如下，
4.1)计算L，其中L＝H1+H2+H，H为标准量块厚度；
4.2)计算叶片4厚度La，La＝L-L1-L2；
4.3)坐标转换，L2转换为L1坐标系下值，L2＝L1+La；
4.4)如果测量传感器5因测量范围影响，随Y轴移动Δy，那么总距离L改变为L+Δy；
4.5)由采集到的离散数据，根据插值法拟合出叶片4截面曲线，如果测量传感器5因倾角和景深的不同而带入测量误差，应先对测量传感器误差进行评定，再对测量结果进行误差补偿，减少或者消除测量误差。

Claims (2)

1.一种航空发动机叶片截面快速测量路径规划方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步，将被测叶片(4)安装在夹具(3)上，竖直放置在可水平旋转的测量台(1)上，夹具(3)上安装有标准量块(2)；
第二步，测量时，调整装夹在X轴上的测量传感器(5)，使其能够测量标准量块(2)与其相对的一侧面到X轴的距离H1，旋转测量台(1)180度，测量标准量块(2)与测量传感器(5)相对的另一侧面到X轴的距离H2，
第三步，调整测量传感器(5)使测量点至需要的叶片(4)的特征截面上，测量传感器(5)沿X轴扫描叶片(4)特征截面，采集数据序列L1；然后旋转测量台(1)180度，扫描叶片(4)另一侧边采集数据序列L2；
第四步，由已知标准量块(2)的厚度，通过坐标变换，把两次扫描的叶片(4)特征截面数据转换在同一坐标系下，再通过拟合函数，确定特征截面曲线方程，进而求出叶片特征截面参数；
第五步，竖直方向移动测量传感器(5)至不同的位置，实现叶片不同高度的特征截面的测量。
2.根据权利要求1所述的一种航空发动机叶片截面快速测量路径规划方法，其特征在于，所述的第四步的数据处理过程如下，
4.1)计算L，其中L＝H1+H2+H，H为标准量块厚度；
4.2)计算叶片(4)厚度La，La＝L-L1-L2；
4.3)坐标转换，L2转换为L1坐标系下值，L2＝L1+La；
4.4)如果测量传感器(5)因测量范围影响，随Y轴移动Δy，那么总距离L改变为L+Δy；
4.5)由采集到的离散数据，根据插值法拟合出叶片(4)截面曲线，如果测量传感器(5)因倾角和景深的不同而带入测量误差，应先对测量传感器(5)误差进行评定，再对测量结果进行误差补偿，减少或者消除测量误差。
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