CN110763115A - 一种风叶测绘装置和测绘方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种风叶测绘装置，包括底座、叶片测量组件和定位组件；底座包括风叶固定组件，用于固定待测风叶；底座上设置一组或多组滑道，用于支撑叶片测量组件；叶片测量组件用于待测风叶的叶片压力面和/或叶片吸力面的三维形状测量；定位组件包括用于保持叶高半径的连接件。本发明结构简单、生产成本低，通用性好，通过本发明测绘装置可实现对多种结构不同的风叶的三维模型测绘。

Description

一种风叶测绘装置和测绘方法

技术领域

本发明涉及三维测绘技术领域，具体而言，涉及一种风叶测绘装置和测绘方法。

背景技术

风机叶片是风机的核心部件之一，例如轴流风叶经常在空调室外机和通风机等机械中使用。而风叶的结构多种多样，特别是风叶的三维造型伴有弯掠时其结构较为复杂，为了优化风叶结构或对风叶参数进行研究，通常需要测绘出风叶的三维尺寸。

现有技术中，常常利用基本的测量工具进行手动定位测量，这种方式步骤复杂造成效率低下，同时其成本高昂，也容易造成误差较大、测量困难，大大影响了测量精度与效率。

发明内容

本发明解决的问题是现有技术中利用基本的定位工具测量三维叶片的方法步骤复杂、效率低下、通用性差的问题。

为解决上述问题，本发明第一方面提出一种风叶测绘装置，包括底座、叶片测量组件和定位组件；所述底座包括风叶固定组件，用于固定待测风叶；所述底座上设置一组或多组滑道，用于支撑所述叶片测量组件；所述叶片测量组件用于待测风叶的叶片压力面和/或叶片吸力面的三维形状测量；所述定位组件包括用于保持叶高半径的连接件。

本发明结构简单、生产成本低，通用性好，通过本发明测绘装置可实现对多种结构不同的风叶的三维模型测绘，测量效率较高。

进一步的，所述叶片测量组件包括叶片压力面测量组件，所述叶片压力面测量组件包括可沿所述滑道在第一方向上移动的滑杆、可沿所述滑杆在第二方向上移动的滑块，以及置于所述滑块内并沿第三方方向移动的针尺，所述叶片压力面测量组件设置在所述待测风叶的叶片压力面一侧，可实现对叶片压力面的三维测量。

进一步的，所述叶片测量组件包括叶片吸力面测量组件，所述叶片吸力面测量组件包括可沿所述滑道在第一方向上移动的滑杆、可沿所述滑杆在第二方向上移动的滑块，以及置于所述滑块内并沿第三方向移动的针尺，所述叶片吸力面测量组件设置在所述待测风叶的叶片吸力面一侧，可实现对叶片吸力面的三维测量。

进一步的，所述第一方向、所述第二方向、所述第三方向两两之间相互垂直，实现构造三维坐标系方向。

进一步的，所述针尺表面、滑杆表面、滑道表面均设有刻度值，实现获取三维方向的测量值。

进一步的，所述针尺包括圆柱体和圆锥体，所述圆锥体的尖端朝向所述待测风叶，利用圆锥体的尖端取测量点可实现更精确地取点。

进一步的，所述风叶固定组件包括固定杆、连杆和抵杆，所述待测风叶的轴孔可穿过所述固定杆后放置在所述连杆上，所述抵杆用于防止风叶转动，实现利用简单的结构即可将待测风叶固定于所述测绘装置上。

进一步的，所述定位组件包括依次连接的第一圆环、连接件和第二圆环，所述第一圆环套设于所述固定杆上，所述第二圆环套设于所述针尺上，所述连接件用以保证后续取测量点均在同一叶高半径下。

进一步的，所述滑块上设有放置所述针尺的圆孔，所述圆孔的直径与所述针尺圆柱体的直径相同，可实现针尺相对于所述圆孔紧密接触地来回移动。

进一步的，所述滑道内设有凸起结构，所述滑杆上设有与所述凸起结构嵌合的凹槽，可实现滑杆沿所述滑道移动。

本发明第二方面提出一种风叶三维模型测绘方法，利用上述的风叶测绘装置，具体步骤包括：

S1，将待测风叶放置于所述测绘装置中；

S2，设定叶高半径取值，将连接件长度设为叶高半径取值；

S3，在所述叶高半径的取值下选取分别位于叶片压力面和叶片吸力面的若干测量点，记录每个测量点的滑杆、滑道和针尺的刻度值、以及对应的叶高半径取值和弦长值；

S4，设定多个叶高半径取值，重复步骤S2、S3，得到此风叶的数据库；

S5，所述待测风叶的轮毂可利用所述测绘装置测量或利用工具尺直接测量，得到轮毂的数据点库；

S6，将所述叶片的数据点库和所述轮毂的数据点库导入三维制图软件进行待测风叶的三维模型绘制。本发明的风叶坐标提取方式，通过在不同叶高半径下针尺的多次移动取点达到描绘风叶形状的目的，操作简便、定位准确、测量精度和测量的效率均大大提高。

进一步的，所述测绘方法的绘制精度与所述测量点的数量成正相关，可实现根据实际需求进行精度调整。

附图说明

图1为本发明实施例1测绘装置的结构示意图；

图2为本发明实施例1测绘装置底座的结构示意图；

图3为本发明实施例1测绘装置定位绳的结构示意图；

图4为本发明实施例1测绘装置滑杆的结构示意图；

图5为本发明实施例1测绘装置针尺的结构示意图；

图6为本发明实施例1测绘装置滑块的结构示意图；

图7为本发明实施例1待测风叶的结构示意图；

图8为本发明实施例1待测风叶的部分结构示意图；

1-底座；2-滑杆；3-滑块；4-待测风叶；5-针尺；6-定位组件；11-滑道；12-固定杆；13-连杆；14-凸起；15-滑道刻度值；16-抵杆；21-凹槽；31-内表面；32-圆孔；41-叶片压力面；42-叶片吸力面；43-轴孔；51-圆锥体；52-圆柱体；61-第一圆环；62-连接件；63-第二圆环。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

如图1、2所示，为本发明实施例1提供一种风叶测绘装置及其底座的结构示意图，所述测绘装置包括底座1、叶片测量组件和定位组件6，优选地，叶片测量组件包括叶片压力面测量组件和叶片吸力面测量组件；如图7所示，所述待测风叶4优选为轴流风叶，其包括轮毂，轮毂中心具有轴孔43，所述待测风叶4具有叶片压力面41和叶片吸力面42。具体地：

所述底座包括风叶固定组件，用于固定待测风叶4；所述底座1为长方体结构，其两侧面上设有互相平行的上下两组滑道11，分别用于支撑所述叶片压力面测量组件和叶片吸力面测量组件。优选地，所述滑道11的表面上设有滑道刻度值15，为了便于观察，在所述滑道11的上表面设所述滑道刻度值15。

所述叶片压力面测量组件包括可沿所述滑道11在第一方向上移动的滑杆2、可沿所述滑杆2在第二方向上移动的滑块3，以及置于所述滑块3内并沿第三方向移动的针尺5，所述叶片压力面测量组件设置在所述待测风叶的叶片压力面41一侧，所述叶片压力面测量组件用于待测风叶的叶片压力面41的三维形状测量。

所述叶片吸力面测量组件包括可沿所述滑道11在第一方向上移动的滑杆2、可沿所述滑杆2在第二方向上移动的滑块3，以及置于所述滑块3内并沿第三方向移动的针尺5，所述叶片吸力面测量组件设置在所述待测风叶的叶片吸力面42一侧，所述叶片吸力面测量组件用于待测风叶的叶片吸力面42的三维形状测量。

优选地，第三方向即所述针尺5的长度方向；所述第一方向、所述第二方向、所述第三方向两两之间相互垂直，实现构造三维坐标系方向。

所述风叶固定组件包括互相垂直的固定杆12和连杆13，以及设置在连杆13上的抵杆16，待测风叶4的轴孔43可穿过所述固定杆12后放置在所述连杆13上，再通过抵杆16抵住待测风叶4、避免风叶的位置发生变化，这样利用简单的连杆结构即可将待测风叶4固定于所述测绘装置上。此外，所述连杆13设置在上下两组滑道11之间，由此，可实现待测风叶4设置在所述上下两组滑道11之间。

优选地，所述固定杆12为圆柱体，所述固定杆12与所述轴孔43过盈配合，当所述轴孔43穿过固定杆12固定后，可实现待测风叶4在固定杆上稳定不动，提高测绘过程的可靠性；或者，固定杆12的直径小于待测风叶4轴孔43的直径，此时在固定杆12外侧套入若干空心圆柱使空心圆柱与轴孔43过盈配合，提高所述风叶固定组件的通用性。

如图3所示，所述定位组件6包括依次连接的第一圆环61、连接件62和第二圆环63，所述第一圆环套61设于所述固定杆12上，所述第二圆环63套设于所述针尺5上，所述连接件62用以实现在同一叶高半径下取测量点，所述连接件62可以设为可变形的定位绳或者不可变形的定位杆，优选地，所述连接件62为定位绳；如图8所示，叶高半径指的是以轴孔43为圆心的半径r。

所述滑杆2包括上下两个滑杆，滑杆2的延伸方向和滑道11的延伸方向垂直，两个滑杆2可分别沿上下滑道11移动；所述滑道11内设有上下凸起结构14；进一步的，如图4所示，所述滑杆2的两端部上设有与所述凸起结构14嵌合的凹槽21，因此可实现一个滑杆2的端部嵌合两侧滑道11内并沿滑道11移动。

优选地，所述滑杆2的一表面上设有刻度值，为了便于观察，在所述滑杆2朝外侧的表面上设刻度值。

如图5所示，所述针尺5包括圆柱体52和圆锥体51，所述圆锥体51的顶端刻度值为零，利用圆锥体51的尖端可实现取测量点更精确。

如图6所示，所述滑块上3包括放置所述针尺5的圆孔32和内表面31，所述滑块3的内表面31套设在所述滑杆2上，且所述滑块3可沿所述滑杆2来回移动。两个所述滑块3上均放置所述针尺5，所述圆孔32的直径与所述针尺圆柱体52的直径相同，可实现针尺5相对于所述圆孔32紧密接触地来回移动。

以上，本发明实施例1的测绘装置结构简单、生产成本低，通用性好，通过调整固定杆和支撑杆的结构可实现对多种不同风叶的测绘。

此外，本发明实施例1提供还一种风叶测绘方法，利用上述的风叶测绘装置，具体步骤包括：

S1，将待测风叶4放置于所述测绘装置中；

S2，设定叶高半径r取值，叶高半径r的取值根据待测风叶4的尺寸选取合适的取值范围，叶高半径r的取值个数根据实际需求而定，一般不少于6个；将所述定位绳的长度设为叶高半径r取值；

S3，在所述叶高半径r的取值下，将一个针尺5的圆锥体51尖端朝向叶片压力面41、另一个针尺5的圆锥体51尖端朝向叶片吸力面42，通过移动针尺5实现获取若干测量点，记录所述测量点下的滑杆2、滑道11和针尺5的刻度值、以及对应的叶高半径值和弦长值d(如图8所示，弦长值d指的是以轴孔43为圆心、叶高半径值为半径的圆与待测风叶4的前缘和后缘交点的距离)；

S4，设定多个叶高半径r取值，重复步骤S2、S3，得到此风叶的数据库；由此，得到叶片的数据点库；

S5，若所述待测风叶4的轮毂的形状较为规则，可利用工具尺直接测量，得到轮毂的数据点库；或者所述轮毂可利用所述测绘装置测量，根据轮毂的尺寸设定多个轮毂半径值，将定位绳长度设为上述多个轮毂半径值，在每个轮毂半径值下利用针尺5在轮毂上表面和轮毂下表面取多个点，记录每个点下滑杆2、滑道11和针尺5的刻度值、以及对应的轮毂半径值和弦长值，得到轮毂的数据点库；

S6，将所述叶片的数据点库和所述轮毂的数据点库导入三维制图软件进行待测风叶4的三维模型绘制。

优选地，所述测绘方法的绘制精度与取所述测量点的数量成正相关，取测量点数越多，所述测绘方法的绘制精度越高，因此可实现根据实际需求进行精度调整。此外，在取所述测量点的过程中，所述定位绳始终保持绷直状态，这样可实现在同一叶高半径下取多个测量点。

以上，本发明实施例1所采用的风叶坐标提取方式，通过在不同叶高半径下针尺的多次移动取点达到描绘风叶形状的目的，操作简便、定位准确、测量精度和测量的效率均大大提高。

本发明实施例2提供一种风叶测绘装置，与实施例1的区别在于：叶片测量组件为一组，滑道11为一组，同时设置在底座的上侧或下侧；主要用于测量叶片厚度均匀的待测叶片，当利用实施例1的测绘方法得到待测叶片的叶片吸力面/叶片压力面的数据点库，手动测量待测叶片的厚度，即可得到叶片另一面的数据点库。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (12)

1.一种风叶测绘装置，其特征在于，包括底座(1)、叶片测量组件和定位组件(6)；所述底座(1)包括风叶固定组件，用于固定待测风叶(4)；所述底座(1)上设置一组或多组滑道(11)，用于支撑所述叶片测量组件；所述叶片测量组件用于待测风叶(4)的叶片压力面(41)和/或叶片吸力面(42)的三维形状测量；所述定位组件(6)包括用于保持叶高半径的连接件(62)。

2.根据权利要求1所述的测绘装置，其特征在于，所述叶片测量组件包括叶片压力面测量组件，所述叶片压力面测量组件包括可沿所述滑道(11)在第一方向上移动的滑杆(2)、可沿所述滑杆(2)在第二方向上移动的滑块(3)，以及置于所述滑块(3)内并沿第三方向移动的针尺(5)，所述叶片压力面测量组件设置在所述待测风叶的叶片压力面(41)一侧。

3.根据权利要求1所述的测绘装置，其特征在于，所述叶片测量组件包括叶片吸力面测量组件，所述叶片吸力面测量组件包括可沿所述滑道(11)在第一方向上移动的滑杆(2)、可沿所述滑杆(2)在第二方向上移动的滑块(3)，以及置于所述滑块(3)内并沿第三方向移动的针尺(5)，所述叶片吸力面测量组件设置在所述待测风叶的叶片吸力面(42)一侧。

4.根据权利要求2或3任一所述的测绘装置，其特征在于，所述第一方向、所述第二方向、所述第三方向两两之间相互垂直。

5.根据权利要求2或3任一所述的测绘装置，其特征在于，所述针尺(5)表面、滑杆(2)表面、滑道(11)表面均设有刻度值。

6.根据权利要求2或3任一所述所述的测绘装置，其特征在于，所述针尺(5)包括圆柱体(52)和圆锥体(51)，所述圆锥体(51)的尖端朝向所述待测风叶。

7.根据权利要求1所述的测绘装置，其特征在于，所述风叶固定组件包括固定杆(12)、连杆(13)和抵杆(16)，所述待测风叶的轴孔(43)可穿过所述固定杆(12)后放置在所述连杆(13)上，所述抵杆(16)用于防止风叶转动。

8.根据权利要求1所述的测绘装置，其特征在于，所述定位组件(6)包括依次连接的第一圆环(61)、连接件(62)和第二圆环(63)，所述第一圆环(61)套设于所述固定杆(12)上，所述第二圆环(63)套设于所述针尺(5)上。

9.根据权利要求2或3任一所述的测绘装置，其特征在于，所述滑块上(3)设有放置所述针尺(5)的圆孔(32)，所述圆孔(32)的直径与所述针尺圆柱体(52)的直径相同。

10.根据权利要求2或3任一所述的测绘装置，其特征在于，所述滑道(11)内设有凸起结构(14)，所述滑杆(2)上设有与所述凸起结构(14)嵌合的凹槽(21)。

11.一种风叶测绘方法，其特征在于，利用权利要求1-10任一所述的风叶测绘装置，具体步骤包括：

S1，将待测风叶(4)放置于所述测绘装置中；

S2，设定叶高半径取值，将连接件(62)长度设为叶高半径取值；

S3，在所述叶高半径的取值下选取分别位于叶片压力面(41)和叶片吸力面(42)的若干测量点，记录每个测量点的滑杆(2)、滑道(11)和针尺(5)的刻度值、以及对应的叶高半径取值和弦长值；

S4，设定多个叶高半径取值，重复步骤S2、S3，得到此风叶的数据库；

S5，所述待测风叶(4)的轮毂可利用所述测绘装置测量或利用工具尺直接测量，得到轮毂的数据点库；

S6，将所述叶片的数据点库和所述轮毂的数据点库导入三维制图软件进行待测风叶(4)的三维模型绘制。

12.根据权利要求11所述的风叶测绘方法，其特征在于，所述测绘方法的绘制精度与所述测量点的数量成正相关。

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