CN106441147B - 一种用于精铸涡轮工作叶片三维光学测量基准的建立方法 - Google Patents

一种用于精铸涡轮工作叶片三维光学测量基准的建立方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于精铸涡轮工作叶片三维光学测量基准的建立方法，首先对零件进行扫描，并建立初始坐标系，再通过三维光学测量评价分析软件创建参考点后和定位点，并将参考点与定位点拟合，建立精坐标系，最后评价初始坐标系和精坐标系，得出最终结论；本发明过程简单，对精铸蜗轮工作叶片测量的偏差小，准确性高，检测效率得到了提高。

Description

一种用于精铸涡轮工作叶片三维光学测量基准的建立方法
技术领域
本发明属于测量技术领域，具体涉及一种用于精铸涡轮工作叶片三维光学测量基准的建立方法。
背景技术
现在大部分精铸类零件一直采用“钳工划线”的方法检测铸造余量符合情况，检测准确性不高、检测效率低。在产品试制阶段，由于钳工划线检测结论不够准确，导致模具修理次数较多，定型时间长，成本高。
精铸类零件表面反光能力差、尺寸精度较低，满足光学测量条件。
三维光学测量评价软件有多种坐标系建立方式，不同的坐标系建立方式确定的测量基准存在偏差，但针对精铸涡轮工作叶片类零件，如何正确建立测量基准(坐标系)未进行研究。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种用于精铸涡轮工作叶片三维光学测量基准的建立方法，确保三维光学测量结论的准确性。
为了达到上述目的，本发明包括以下步骤：
步骤一，利用三维测量设备对待测零件进行扫描，得到零件表面的点云数据；
步骤二，对扫描得到的点云数据进行处理，得到STL格式数据；
步骤三，利用三维光学测量评价分析软件将CAD数模与被测零件STL格式模型进行拟合，建立初始坐标系；
步骤四，利用三维光学测量评价分析软件在CAD数模上创建参考点；
步骤五，利用三维光学测量评价分析软件“自动映射”功能，在被测扫描模型上自动创建对应的6个定位点；
步骤六，利用三维光学测量评价分析软件的“RPS对齐”功能，将CAD数模上的6个参考点与被测STL格式模型上自动创建6个定位点进行自动拟合，建立精坐标系；
步骤七，分别在初始坐标系和精坐标系下评价6个定位点的坐标值，确定初始坐标系和精坐标系哪个测量基准更加准确，其中，初始坐标系为“最佳拟合”确定的坐标系，精坐标系为“RPS对齐”确定的坐标系；
步骤八，分别利用三维光学测量评价分析软件在初始坐标系和精坐标系下对叶身6个截面的位置、轮廓、扭转特性进行2D评价；
步骤九，用三坐标以6个理论定位点进行“迭代法”建立坐标系，并对所选零件的6个截面的位置、轮廓、扭转特性进行测量，并分别与光学测量的“最佳拟合”及“RPS对齐”方式得出测量结论进行比对。
所述步骤一中，三维测量设备采用激光关节臂扫描仪。
所述点云为X、Y、Z格式。
所述三维光学测量评价分析软件采用Geomagic Qualify。
所述步骤四中，若图纸上明确给出参考点坐标值，则直接创建6个参考点，若图纸上未给出参考点，则应根据加工基准选择合适的参考点，再创建参考点。
所述步骤六中，选择参考点时，参考点的I、J、K应满足：I2+J2+K2＝1。
所述步骤九中，若偏差小于公差的1/4，该偏差符合标准。
与现有技术相比，本发明首先对零件进行扫描，并建立初始坐标系，再通过三维光学测量评价分析软件创建参考点后和定位点，并将参考点与定位点拟合，建立精坐标系，最后评价初始坐标系和精坐标系，得出最终结论；本发明过程简单，对精铸蜗轮工作叶片测量的偏差小，准确性高，检测效率得到了提高。
附图说明
图1为本发明的流程图；
图2为本发明三维点云数据示意图；
图3为本发明STL格式三角网格面；
图4为本发明光学评价2D示意图；
图5为本发明三坐标评价2D示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
参见图1至图5，本发明包括以下步骤：
步骤一，利用三维测量设备对待测零件进行扫描，得到零件表面的点云数据，点云为X、Y、Z格式；
步骤二，对扫描得到的点云数据进行处理，得到STL格式数据；
步骤三，利用三维光学测量评价分析软件将CAD数模与被测零件STL格式模型进行拟合，建立初始坐标系；
步骤四，利用三维光学测量评价分析软件在CAD数模上创建参考点，若图纸上明确给出参考点坐标值，则直接创建6个参考点，若图纸上未给出参考点，则应根据加工基准选择合适的参考点，再创建参考点；
步骤五，利用三维光学测量评价分析软件“自动映射”功能，在被测扫描模型上自动创建对应的6个定位点；
步骤六，利用三维光学测量评价分析软件的“RPS对齐”功能，将CAD数模上的6个参考点与被测STL格式模型上自动创建6个定位点进行自动拟合，建立精坐标系；
步骤七，分别在初始坐标系和精坐标系下评价6个定位点的坐标值，确定初始坐标系和精坐标系哪个测量基准更加准确，其中，初始坐标系为“最佳拟合”确定的坐标系，精坐标系为“RPS对齐”确定的坐标系；
步骤八，分别利用三维光学测量评价分析软件在初始坐标系和精坐标系下对叶身6个截面的位置、轮廓、扭转特性进行2D评价；
步骤九，用三坐标以6个理论定位点进行“迭代法”建立坐标系，并对所选零件的6个截面的位置、轮廓、扭转特性进行测量，并分别与光学测量的“最佳拟合”及“RPS对齐”方式得出测量结论进行比对，若偏差小于公差的1/4，该偏差符合标准。
优选的，三维测量设备采用激光关节臂扫描仪，三维光学测量评价分析软件采用Geomagic Qualify。
利用三维光学测量设备测量精铸涡轮工作叶片时，应选用三维光学测量评价分析软件(Geomagic Qualify)的“RPS对齐”功能建立坐标系，才能保证检测结论的准确性；
选择参考点时，参考点的I、J、K应满足：I2+J2+K2＝1，确保测量重复性差异满足要求。
表1两种测量方法得出的检测结论的具体差异

Claims (6)

1.一种用于精铸涡轮工作叶片三维光学测量基准的建立方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，利用三维测量设备对待测零件进行扫描，得到零件表面的点云数据；
步骤二，对扫描得到的点云数据进行处理，得到STL格式数据；
步骤三，利用三维光学测量评价分析软件Geomagic Qualify将CAD数模与被测零件STL格式模型进行拟合，建立初始坐标系；
步骤四，利用三维光学测量评价分析软件Geomagic Qualify在CAD数模上创建参考点；
步骤五，利用三维光学测量评价分析软件Geomagic Qualify的“自动映射”功能，在被测扫描模型上自动创建对应的6个定位点；
步骤六，利用三维光学测量评价分析软件Geomagic Qualify的“RPS对齐”功能，将CAD数模上的6个参考点与被测STL格式模型上自动创建6个定位点进行自动拟合，建立精坐标系；
步骤七，分别在初始坐标系和精坐标系下评价6个定位点的坐标值，确定初始坐标系和精坐标系哪个测量基准更加准确，其中，初始坐标系为“最佳拟合”确定的坐标系，精坐标系为“RPS对齐”确定的坐标系；
步骤八，分别利用三维光学测量评价分析软件Geomagic Qualify在初始坐标系和精坐标系下对叶身6个截面的位置、轮廓、扭转特性进行2D评价；
步骤九，用三坐标以6个理论定位点进行“迭代法”建立坐标系，并对所选零件的6个截面的位置、轮廓、扭转特性进行测量，并分别与光学测量的“最佳拟合”及“RPS对齐”方式得出测量结论进行比对。
2.根据权利要求1所述的一种用于精铸涡轮工作叶片三维光学测量基准的建立方法，其特征在于，所述步骤一中，三维测量设备采用激光关节臂扫描仪。
3.根据权利要求1所述的一种用于精铸涡轮工作叶片三维光学测量基准的建立方法，其特征在于，所述点云为X、Y、Z格式。
4.根据权利要求1所述的一种用于精铸涡轮工作叶片三维光学测量基准的建立方法，其特征在于，所述步骤四中，若图纸上明确给出参考点坐标值，则直接创建6个参考点，若图纸上未给出参考点，则应根据加工基准选择合适的参考点，再创建参考点。
5.根据权利要求1所述的一种用于精铸涡轮工作叶片三维光学测量基准的建立方法，其特征在于，所述步骤六中，选择参考点时，参考点的I、J、K应满足：I2+J2+K2＝1。
6.根据权利要求1所述的一种用于精铸涡轮工作叶片三维光学测量基准的建立方法，其特征在于，所述步骤九中，若偏差小于公差的1/4，该偏差符合标准。
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