CN110738728A - 基于线性组合过渡算法的叶片修复模型重建方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于线性组合过渡算法的叶片修复模型重建方法，用于解决现有叶片修复模型重建方法过渡区域连续性差的技术问题。技术方案是通过重节点插入技术将B样条基曲线退化成Bezier曲线；再通过Bezier曲线参数的一致性，结合基曲线线性组合过渡算法，实现B样条基曲线的光滑过渡；然后将所有过渡截面曲线实现高阶连续的过渡；最后放样得到重构叶片模型，该模型过渡区域与其他区域可以实现Gⁿ连续，并可通过调控参数进行形状调控。

Description

基于线性组合过渡算法的叶片修复模型重建方法

技术领域

本发明涉及一种叶片修复模型重建方法，特别涉及一种基于线性组合过渡算法的叶片修复模型重建方法。

背景技术

文献“Repair of defective 3D blade model based on deformation ofadjacent non-defective cross-sectional curve,The International Journal ofAdvanced Manufacturing Technology.2018,95(5-8):3045-3055”公开了一种叶片修复模型重建方法。该方法针对非接触测量修复精度不高的问题，提出了一种接触测量法来进行叶片修复，并提出了基于参考截面曲线与缺陷截面曲线进行递推变形的修复算法，为了实现曲线的变形还提出了一种参考曲线上所有控制点的迭代移动分布算法，较好地重构了叶片的修复模型。但是文献所述方法没有考虑曲面过渡的连续性问题，如果重建模型过渡区域连续性过低，则加工中容易出现台阶问题。

发明内容

为了克服现有叶片修复模型重建方法过渡区域连续性差的不足，本发明提供一种基于线性组合过渡算法的叶片修复模型重建方法。该方法通过重节点插入技术将B样条基曲线退化成Bezier曲线；再通过Bezier曲线参数的一致性，结合基曲线线性组合过渡算法，实现B样条基曲线的光滑过渡；然后将所有过渡截面曲线实现高阶连续的过渡；最后放样得到重构叶片模型，该模型过渡区域与其他区域可以实现Gⁿ连续，并可通过调控参数进行形状调控。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：一种基于线性组合过渡算法的叶片修复模型重建方法，其特点是包括以下步骤：

步骤一、将增材加工后的叶片进行三坐标测量，得到测量点集并进行测量数据预处理。

步骤二、将测量点集拟合成曲线，并从设计模型上端提取截面曲线。

步骤三、测量截面曲线与设计截面曲线沿叶高方向进行过渡。将测量截面曲线与设计截面曲线沿叶高方向重新拟合成待过渡基曲线。通过重节点插入方法将基曲线待过渡端退化成Bezier曲线。利用基曲线线性组合过渡算法对基曲线进行过渡，得到过渡曲线。

γ(t)＝f(t)γ₁(t)+(1-f(t))γ₂(t),t∈[0,1]

式中，t是曲线参数，γ(t)为过渡曲线，γ₁(t)，γ₂(t)分别为基曲线1和基曲线2，f(t)表示线性组合方法的过渡函数

式中,μ表示调控参数，t表示曲线参数，n表示曲线次数。

步骤四、将过渡曲线与设计前后缘进行桥接，得到完整截面曲线，重建叶片模型。

步骤五、判断重建模型是否符合性能要求，如果不符合，则调整参数，重新建模。

本发明的有益效果是：该方法通过重节点插入技术将B样条基曲线退化成Bezier曲线；再通过Bezier曲线参数的一致性，结合基曲线线性组合过渡算法，实现B样条基曲线的光滑过渡；然后将所有过渡截面曲线实现高阶连续的过渡；最后放样得到重构叶片模型，该模型过渡区域与其他区域可以实现Gⁿ连续，并可通过调控参数进行形状调控。

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是本发明基于线性组合过渡算法的叶片修复模型重建方法的流程图。

图2是本发明方法中线性组合过渡算法高阶连续的证明图。

具体实施方式

参照图1-2。本发明基于线性组合过渡算法的叶片修复模型重建方法具体步骤如下：

步骤一、将增材加工后的叶片进行三坐标测量，得到测量点集并进行测量数据预处理。

步骤二、将测量点集拟合成曲线，并从设计模型上端提取截面曲线。

步骤三、测量截面曲线与设计截面曲线沿叶高方向进行过渡。将测量截面曲线与设计截面曲线沿叶高方向重新拟合成待过渡基曲线。通过重节点插入方法将基曲线待过渡端退化成Bezier曲线。利用基曲线线性组合过渡算法对基曲线进行过渡，得到过渡曲线。

γ(t)＝f(t)γ₁(t)+(1-f(t))γ₂(t),t∈[0,1]

式中，t是曲线参数，γ(t)为过渡曲线，γ₁(t)，γ₂(t)分别为基曲线1和基曲线2，f(t)表示线性组合方法的过渡函数

式中μ表示调控参数，t表示曲线参数，n表示曲线次数。

步骤四、将过渡曲线与设计前后缘进行桥接，得到完整截面曲线，重建叶片模型。

步骤五、判断重建模型是否符合性能要求，如果不符合，则调整参数，重新建模。

应用实施例。

步骤一、获得测量点集。

将增材加工后的叶片通过三坐标测量机进行等截面测量，获得测量数据点，并对数据点进行处理。

步骤二、拟合测量截面曲线与抽取设计截面曲线。

将处理过的测量数据按截面拟合成曲线，再从设计模型上端抽取等V参数线，本实验从设计模型V＝0.6到V＝1.0区域抽取等V线10条。其中V为曲面参数方向。

步骤三、将测量曲线与设计曲线进行过渡。

将测量截面曲线与设计截面曲线沿叶高方向离散为30个点，再沿横截面方向分别拟合成曲线，然后计算出两条B样条曲线待过渡端的最后一段的控制顶点与节点矢量，接着插入重节点，使之达到满重复度k，k为B样条曲线的次数。本实验的曲线次数为3，即k＝3，则插入两重节点即可将B样条曲线最后一段退化成Bezier曲线。然后通过线性组合方程r(t)＝f(t)r₁(t)+(1-f(t))r₂(t),t∈[0,1]计算过渡曲线。其中r(t)为过渡曲线，r₁(t)与r₂(t)分别为退化的Bezier曲线。表达式为

式中J_k,i(t)是伯恩斯坦基函数，

d_i为控制点。得到过渡曲线点后，将之前离散的测量截面数据点，设计截面曲线点与过渡曲线点沿横截面向拟合成曲线。最后将拟合的曲线统一离散成30个点，沿叶高方向拟合成叶片横截面曲线。

步骤四、将重建截面曲线与设计前后缘进行桥接，生成完整模型。

从设计前后缘上抽取与重建截面曲线等高的截面曲线，再将重建叶片截面曲线与设计前后缘截面曲线进行桥接，得到完整的叶片截面曲线。将截面曲线放样得到重建叶片模型。

步骤五、判断重建模型是否满足要求

重建模型如果满足叶片的性能要求，或者重建模型的性能与设计性能偏差在允许范围内，则结束建模。如果不满足性能要求，则调整参数，重复步骤三到四，直至模型满足要求。

图2表明采用传统的叶片修复建模曲面过渡手段只能达到G¹连续，而本发明的曲面过渡方法可以达到Gⁿ连续，重建模型质量更好。

Claims (1)

1.一种基于线性组合过渡算法的叶片修复模型重建方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一、将增材加工后的叶片进行三坐标测量，得到测量点集并进行测量数据预处理；

步骤二、将测量点集拟合成曲线，并从设计模型上端提取截面曲线；

步骤三、测量截面曲线与设计截面曲线沿叶高方向进行过渡；将测量截面曲线与设计截面曲线沿叶高方向重新拟合成待过渡基曲线；通过重节点插入方法将基曲线待过渡端退化成Bezier曲线；利用基曲线线性组合过渡算法对基曲线进行过渡，得到过渡曲线；

γ(t)＝f(t)γ₁(t)+(1-f(t))γ₂(t),t∈[0,1]

式中，t是曲线参数，γ(t)为过渡曲线，γ₁(t)，γ₂(t)分别为基曲线1和基曲线2，f(t)表示线性组合方法的过渡函数

式中,μ表示调控参数，t表示曲线参数，n表示曲线次数；

步骤四、将过渡曲线与设计前后缘进行桥接，得到完整截面曲线，重建叶片模型；

步骤五、判断重建模型是否符合性能要求，如果不符合，则调整参数，重新建模。

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