CN104331563B - 辊轧叶片型面配准和定位设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种辊轧叶片型面配准和定位设计方法，用于解决现有方法型面配准精度差的技术问题。技术方案是通过建立构件测绘的点集合和搜索配准点集合，建立配准模型并开发程序进行配准，对配准结果进行评价并剔除极差点，使用迭代算法进行匹配并建立映射关系，基于模型基准点和映射关系建立叶片基准。可拓展用于异形无余量型面之间匹配及定位，提高了型面配准的精度。
Description
技术领域
本发明涉及一种辊轧叶片型面配准和定位设计方法。
背景技术
叶片辊轧精确成形技术是一种先进的叶片加工方法，以其生产效率高，尺寸精度高，组织性能好等优点，已成为航空发动机小叶片的重要加工方法。辊轧叶片轧制成型后，需要对其进行前后缘和叶尖叶根进行加工。在此之前，需要对其进行检测评估，并定位获得加工基准。传统的方法还是基于尺寸传递，进行线切割并钳工抛光完成前后缘圆滑转接，精度低且劳动量大。
文献“复杂曲面测量数据的位姿配准方法，机械设计与研究，2011年8月，第27卷第4期,54-57”公开了一种基于微分进化算法的曲面精配准方法。该方法仅利用测量数据中三个特征点计算初始变换矩阵，融合最小二乘法和最小条件原则构造目标函数，简化了配准计算过程。然而在曲面测量过程中，难以满足测量点与匹配点之间一一对应关系，且误差导致侧头难以按照几何设定测量路径进行测量。并且未提出合理有效的空间定位方式，缺乏配准目的性。
发明内容
为了克服现有方法型面配准精度差的不足，本发明提供一种辊轧叶片型面配准和定位设计方法。该方法通过建立构件测绘的点集合和搜索配准点集合，建立配准模型并开发程序进行配准，对配准结果进行评价并剔除极差点，使用迭代算法进行匹配并建立映射关系，基于模型基准点和映射关系建立叶片基准。可拓展用于异形无余量型面之间匹配及定位，可以提高型面配准的精度。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种辊轧叶片型面配准和定位设计方法，其特点是采用以下步骤：
步骤1：启动三维建模软件UG NX7.0，导入叶片设计工艺模型，对其叶背曲面进行点离散，建立搜索点集1，建立基准点集，以绝对坐标系为坐标原点；
步骤2：对辊轧成型叶片上建立定位基准，取辊轧叶片夹持机构上相互垂直的三个平面为定位，交点为坐标原点，建立夹持坐标，并作为测量坐标系；
步骤3：夹持辊轧成型叶片，在三坐标测量机上规划测量路径，并进行型面点坐标测量，将测量点记录并建立测量点集坐标，获得配准点集2；
步骤4：构建配准点集2的配准坐标系，提取配准点集2中三个极点p1,p2,p3，建立两个单位向量和通过叉乘建立第三个向量；默认向量E1,E2,E3为配准点集的坐标系，坐标原点为p1；
步骤5：构建搜索点集1的配准坐标系，提取搜索点集1中三个极点q1,q2,q3，建立两个单位向量和通过叉乘建立第三个向量；默认向量为配准点集的坐标系，坐标原点为q1；
步骤6：坐标系预配准；求初始转换矩阵R1，使得
步骤7：对点集和P(i)进行R1变换，使得两个集合方位相似；
步骤8：使用匹配算法，开发程序按照配准模型进行配准；建立点集Q(j)在P(i)中对应的点集合P(j)；
步骤9：建立点集合映射变换
步骤10：建立映射变换R＝R1·R2；
步骤11：对辊轧叶片工艺基准坐标系进行R逆变换，获得坐标作为基准，进行新工艺基准建立坐标系，完成叶片型面配准和定位。
本发明的有益效果是：该方法通过建立构件测绘的点集合和搜索配准点集合，建立配准模型并开发程序进行配准，对配准结果进行评价并剔除极差点，使用迭代算法进行匹配并建立映射关系，基于模型基准点和映射关系建立叶片基准。可拓展用于异形无余量型面之间匹配及定位，提高了型面配准的精度。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。
附图说明
图1是本发明辊轧叶片型面配准和定位设计方法的流程图。
图2是本发明方法配准过程示意图。
图中，1-搜索点集，2-配准点集。
具体实施方式
参照图1-2。本发明辊轧叶片型面配准和定位设计方法具体步骤如下：
步骤1：启动三维建模软件UG NX7.0，导入叶片设计工艺模型，对其叶背曲面进行点离散，建立搜索点集1，离散间距精度与三坐标测量机相同，建立基准点集，以绝对坐标系为坐标原点。
步骤2：对辊轧成型叶片上建立定位基准，取辊轧叶片夹持机构上相互垂直的三个平面为定位，交点为坐标原点，建立夹持坐标，并作为测量坐标系。
步骤3：夹持辊轧成型叶片，在三坐标测量机上规划测量路径，并进行型面点坐标测量，将测量点记录并建立测量点集坐标，获得配准点集2。
步骤4：构建配准点集2的配准坐标系，提取配准点集2中三个极点p1,p2,p3，建立两个单位向量和通过叉乘建立第三个向量。默认向量E1,E2,E3为配准点集的坐标系，坐标原点为p1。
步骤5：构建搜索点集1的配准坐标系，提取搜索点集1中三个极点q1,q2,q3，建立两个单位向量和通过叉乘建立第三个向量。默认向量为配准点集的坐标系，坐标原点为q1。
步骤6：坐标系预配准。求初始转换矩阵R1，使得
步骤7：对点集和P(i)进行R1变换，使得两个集合方位相似；
步骤8：使用匹配算法，开发程序按照配准模型进行配准。建立点集Q(j)在P(i)中对应的点集合P(j)。
步骤9：建立点集合映射变换
步骤10：建立映射变换R＝R1·R2。
步骤11：对辊轧叶片工艺基准坐标系进行R逆变换，获得坐标作为基准，进行新工艺基准建立坐标系，完成叶片型面配准和定位。
Claims (1)
1.一种辊轧叶片型面配准和定位设计方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1：启动三维建模软件UG NX7.0，导入叶片设计工艺模型，对其叶背曲面进行点离散，建立搜索点集1，建立基准点集，以绝对坐标系为坐标原点；
步骤2：对辊轧成型叶片上建立定位基准，取辊轧叶片夹持机构上相互垂直的三个平面为定位，交点为坐标原点，建立夹持坐标，并作为测量坐标系；
步骤3：夹持辊轧成型叶片，在三坐标测量机上规划测量路径，并进行型面点坐标测量，将测量点记录并建立测量点集坐标，获得配准点集2；
步骤4：构建配准点集2的配准坐标系，提取配准点集2中三个极点p1,p2,p3，建立两个单位向量和通过叉乘建立第三个向量；坐标原点为p1；
步骤5：构建搜索点集1的配准坐标系，提取搜索点集1中三个极点q1,q2,q3，建立两个单位向量和通过叉乘建立第三个向量；坐标原点为q1；
步骤6：坐标系预配准；求初始转换矩阵R1，使得
步骤7：对基准点集P(i)进行R1变换，使得两个集合方位相似；
步骤8：使用迭代算法进行匹配并建立点集合映射变换建立点集Q(j)在P(i)中对应的点集合P(j)，进行匹配评价；其中，Pi是基准点集，Qj是配准点集；
步骤9：建立点集合映射变换若满足匹配条件，则变换矩阵；
步骤10：建立映射变换R＝R1·R2；若不满足匹配条件，则返回步骤6；
步骤11：对辊轧叶片工艺基准坐标系进行R逆变换，获得坐标作为基准，进行新工艺基准建立坐标系，完成叶片型面配准和定位。
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