CN112861070A - 整体叶环叶片上多余材料区域的实际加工曲面重构方法及系统 - Google Patents

整体叶环叶片上多余材料区域的实际加工曲面重构方法及系统 Download PDF

Info

Publication number
CN112861070A
CN112861070A CN202110130700.2A CN202110130700A CN112861070A CN 112861070 A CN112861070 A CN 112861070A CN 202110130700 A CN202110130700 A CN 202110130700A CN 112861070 A CN112861070 A CN 112861070A
Authority
CN
China
Prior art keywords
point
actual
measurement point
curved surface
theoretical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110130700.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112861070B (zh
Inventor
叶波
刘超
赵建军
唐祥武
何吉林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Suzhou Qianji Intelligent Technology Co ltd
AECC South Industry Co Ltd
Original Assignee
Suzhou Qianji Intelligent Technology Co ltd
AECC South Industry Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Suzhou Qianji Intelligent Technology Co ltd, AECC South Industry Co Ltd filed Critical Suzhou Qianji Intelligent Technology Co ltd
Priority to CN202110130700.2A priority Critical patent/CN112861070B/zh
Publication of CN112861070A publication Critical patent/CN112861070A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112861070B publication Critical patent/CN112861070B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • G06F17/10—Complex mathematical operations
    • G06F17/16—Matrix or vector computation, e.g. matrix-matrix or matrix-vector multiplication, matrix factorization
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G01B21/20—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring contours or curvatures, e.g. determining profile

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Abstract

本发明涉及一种整体叶环叶片上多余材料区域的实际加工曲面重构方法及系统，方法包括在测量区域上规划理论测量点；根据理论测量点对工件进行在机测量得到第一实际测量点，计算第一实际测量点与理论测量点的偏差分量，筛选出与理论测量点偏差较大的第一实际测量点并将其剔除；将第一实际测量点和理论测量点进行点云匹配得到第二实际测量点；基于第二实际测量点对多余材料区域进行偏差拟合得到多余材料区域的实际曲面点数据；利用实际曲面点数据进行重构得到多余材料区域的实际加工曲面。本发明由于加工曲面重构的过程中筛选并剔除了多余材料区域的测量点，能够保证加工曲面重构的精确度，使得加工曲面能够与相邻曲面光滑连接，提高了机械加工精度。

Description

整体叶环叶片上多余材料区域的实际加工曲面重构方法及 系统
技术领域
本发明涉及机械加工技术领域，尤其是指一种整体叶环叶片上多余材料区域的实际加工曲面重构方法及系统。
背景技术
整体叶环精密铸造过程中，部分叶片由于前后缘很薄的原因，其收缩不均匀，可能会出现铸造缺陷。为避免叶片前后缘很薄造成的铸造缺陷，通常的解决方法是在薄壁区域预留多余材料，以提高铸造质量，后续使用铣削的方式去除多余材料。但加工表面要保证与相邻型面光滑衔接，就需要重构加工区域的叶型曲面，用于数控编程，进而完成加工。
现有技术通常是使用三坐标测量机或者扫描设备对整体叶环的叶片进行测量，运用实测点云进行加工曲面重构，完成数控编程后，将零件安装到机床上进行找正加工。但是在实际情况下，由于整体叶环的薄壁区域预留有多余材料，因此测量数据可能包含多余材料表面的测量点，若这些多余材料测量点参与加工曲面重建，会直接导致加工曲面重构精确度低的问题，从而无法保证加工曲面与相邻曲面光滑连接，其机械加工精度较低。还有现有技术为离线测量，曲面重构的数据基准与加工基准不一致，工件安装仍需要通过精铸面人工找正，耗时费力，由于铸造误差原因，找正不准情况下，存在零件加工报废风险。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于针对离线测量数据构建曲面，用于加工时存在的基准找正和多余材料测量点带来的曲面质量问题。
为解决上述技术问题，本发明的一个目的提供了一种整体叶环叶片上多余材料区域的实际加工曲面重构方法，包括：
确定工件的多余材料区域，将工件上多余材料区域的相邻曲面确定为测量区域，在测量区域上规划理论测量点；
根据所述理论测量点对工件进行在机测量，得到第一实际测量点，计算所述第一实际测量点与理论测量点的偏差分量，根据偏差分量筛选出与所述理论测量点偏差较大的第一实际测量点并将其剔除；
将筛选过后的第一实际测量点和理论测量点进行点云匹配计算，得到第二实际测量点；
基于所述第二实际测量点对所述多余材料区域进行偏差拟合计算，得到所述多余材料区域的实际曲面点数据；
利用所述实际曲面点数据进行重构得到所述多余材料区域的实际加工曲面，以使实际加工曲面与相邻曲面光滑连接。
在本发明的一个实施例中，所述在测量区域上规划理论测量点包括：
在所述测量区域上定义第一方向u和第二方向v，确定第一方向u和第二方向v的参数范围为u∈[ul,uh],v∈[vl,vh]；
在所述第一方向u的区间内确定m行，在所述第二方向v的区间内确定n列，获得m行n列的理论测量点Pi(i＝1，2，…，m*n)。
在本发明的一个实施例中，根据所述理论测量点对工件进行在机测量，得到第一实际测量点包括：
按照在机测量的探测过程定义，计算各理论测量点Pi的测量路径，将理论测量点Pi(i＝1，2，…，m*n)逐点连接构成全部理论测量点的测量路径C；
根据所述测量路径C对工件进行测量，得到各理论测量点Pi的第一实际测量点Pai(i＝1，2，…，m*n)，其中理论测量点Pi与第一实际测量点Pai一一对应。
在本发明的一个实施例中，计算所述第一实际测量点与理论测量点的偏差分量，根据偏差分量筛选出与所述理论测量点偏差较大的第一实际测量点并将其剔除包括：
从第一实际测量点Pai中提取出每行的点集数据，对每行的点集数据逐点计算其偏差分量Δxi、Δyi和Δzi，计算公式如下：
Δxi＝Paix-Pix (1)
Δyi＝Paiy-Piy (2)
Δzi＝Paiz-Piz (3)
其中Paix、Paiy和Paiz为第一实际测量点Pai的坐标分量，Pix、Piy和Piz为理论测量点Pi的坐标分量；
将每行的点集数据逐点绘制其折线图，根据折线图剔除偏差分量值存在突变的第一实际测量点Pai。
在本发明的一个实施例中，将筛选过后的第一实际测量点和理论测量点进行点云匹配计算，得到第二实际测量点包括：
将第一实际测量点Pai和理论测量点Pi进行迭代计算，得到变换矩阵的旋转矩阵和平移矩阵，计算公式如下：
Figure BDA0002925113400000041
其中f为测量点的平均偏差，n为第一实际测量点Pai的个数，Pai为第一实际测量点，Qi为第一实际测量点Pai在理论曲面上的投影点，Pi为理论测量点，R为变换矩阵中的旋转矩阵，t为变换矩阵中的平移矩阵，α、β为约束权值，且α+β＝1(α≠1)；
利用计算得到的旋转矩阵和平移矩阵进行配准，得到第二实际测量点Pti(i＝1，2，…，m*n)。
在本发明的一个实施例中，基于第二实际测量点对所述多余材料区域进行偏差拟合计算，得到所述多余材料区域的实际曲面点数据包括：
在所述多余材料区域上规划虚拟测量点；
将所述虚拟测量点代入偏差分量的误差公式中计算误差，并按曲面法向偏置，得到虚拟测量点的实际曲面点数据。
在本发明的一个实施例中，在所述多余材料区域上规划虚拟测量点包括：
根据测量区域上定义的具有参数范围的第一方向u和第二方向v，在多余材料区域上确定m行n列的虚拟测量点Oi(i＝1，2，…，m*n)。
在本发明的一个实施例中，将所述虚拟测量点代入偏差分量的误差公式中计算误差包括：
对第二实际测量点Pti(i＝1，2，…，m*n)逐点向理论工件曲面投影，计算第二实际测量点Pti与对应投影点的偏差ei；
对偏差ei的三个偏差分量eix、eiy和eiz应用三次多项式进行偏差拟合。
在本发明的一个实施例中，对偏差ei的三个偏差分量eix、eiy和eiz应用三次多项式进行偏差拟合包括：
定义拟合数据(xi，yi)(i＝1，2，…m)，待拟合的三次多项式为
Figure BDA0002925113400000051
目标函数为
Figure BDA0002925113400000052
在目标函数达到最小值时求解得到A、B、C、D，其中x为第二实际测量点Pti的v参数，y为第二实际测量点Pti的偏差e；
根据求解得到的A、B、C、D获得偏差分量的误差公式
Figure BDA0002925113400000053
将虚拟测量点的v参数代入偏差分量的误差公式中计算误差。
本发明的另一目的提供了一种整体叶环叶片上多余材料区域的实际加工曲面重构系统，包括：
测量点规划模块，确定工件的多余材料区域，将工件上多余材料区域的相邻曲面确定为测量区域，所述测量点规划模块用于在测量区域上规划理论测量点；
筛选模块，根据所述理论测量点对工件进行在机测量，得到第一实际测量点，计算所述第一实际测量点与理论测量点的偏差分量，所述筛选模块用于根据偏差分量筛选出与所述理论测量点偏差较大的第一实际测量点并将其剔除；
点云匹配模块，所述点云匹配模块用于将筛选过后的第一实际测量点和理论测量点进行点云匹配计算，得到第二实际测量点；
偏差拟合模块，所述偏差拟合模块用于基于所述第二实际测量点对所述多余材料区域进行偏差拟合计算，得到所述多余材料区域的实际曲面点数据；
加工曲面重构模块，所述加工曲面重构模块用于利用所述实际曲面点数据进行重构得到所述多余材料区域的实际加工曲面。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
本发明通过在机测量获得工件的表面信息，实现自动找正，避免了工艺分离引起的找正不准和费时费力问题，而且在工件上多余材料区域的相邻曲面进行测量获得测量点，对测量点进行筛选并剔除多余材料区域的测量点，通过偏差拟合的方式得到多余材料区域的实际曲面点数据，利用实际曲面点数据进行重构得到多余材料区域的实际加工曲面，由于加工曲面重构的过程中已经筛选并剔除了多余材料区域的测量点，如此能够保证加工曲面重构的精确度，使得加工曲面能够与相邻曲面光滑连接，大大提高了机械加工精度。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1是本发明一种整体叶环叶片上多余材料区域的实际加工曲面重构方法的流程示意图。
图2是本发明一种整体叶环叶片上多余材料区域的实际加工曲面重构方法步骤101中示例内容的结构示意图。
图3是本发明一种整体叶环叶片上多余材料区域的实际加工曲面重构方法步骤102中第一个示例内容的结构示意图。
图4是本发明一种整体叶环叶片上多余材料区域的实际加工曲面重构方法步骤102中关于偏差分量Δx的折线图。
图5是本发明一种整体叶环叶片上多余材料区域的实际加工曲面重构方法步骤102中关于偏差分量Δy的折线图。
图6是本发明一种整体叶环叶片上多余材料区域的实际加工曲面重构方法步骤102中关于偏差分量Δz的折线图。
图7是本发明一种整体叶环叶片上多余材料区域的实际加工曲面重构系统的结构示意图。
说明书附图标记说明：11、多余材料区域；12、测量区域；21、测量点规划模块；22、筛选模块；23、点云匹配模块；24、偏差拟合模块；25、加工曲面重构模块。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
参照图1所示，本发明一个实施例提供一种整体叶环叶片上多余材料区域11的实际加工曲面重构方法，该方法包括如下步骤：
在步骤S101中，确定工件的多余材料区域11，将工件上多余材料区域11的相邻曲面确定为测量区域12，在测量区域12上规划理论测量点。
示例地，确定工件的多余材料区域11，如图2(a)所示，将工件上多余材料区域11的相邻曲面确定为测量区域12，如图2(b)所示。
示例地，在测量区域12上规划理论测量点包括如下内容：在测量区域12上定义第一方向u和第二方向v，确定第一方向u和第二方向v的参数范围为u∈[ul,uh],v∈[vl,vh]；在第一方向u的区间内确定m行，在第二方向v的区间内确定n列，获得m行n列的理论测量点Pi(i＝1，2，…，m*n)。例如可以在第一方向u的区间内确定3行，在第二方向v的区间内确定2列，获得3行2列的理论测量点Pi(i＝1，2，3，4，5，6)。
在步骤S102中，根据理论测量点对工件进行在机测量，得到第一实际测量点，计算第一实际测量点与理论测量点的偏差分量，根据偏差分量筛选出与理论测量点偏差较大的第一实际测量点并将其剔除。
示例地，根据理论测量点对工件进行在机测量，得到第一实际测量点包括如下内容：按照在机测量的探测过程定义，计算各理论测量点Pi的测量路径，将理论测量点Pi(i＝1，2，…，m*n)逐点连接构成全部理论测量点的测量路径C；根据测量路径C对工件进行测量，得到各理论测量点Pi的第一实际测量点Pai(i＝1，2，…，m*n)，其中理论测量点Pi与第一实际测量点Pai一一对应，具体详见图3所示。
示例地，计算第一实际测量点与理论测量点的偏差分量，根据偏差分量筛选出与理论测量点偏差较大的第一实际测量点并将其剔除包括如下内容：
第一步从第一实际测量点Pai中提取出每行的点集数据，对每行的点集数据逐点计算其偏差分量Δxi、Δyi和Δzi，计算公式如下：
Δxi＝Paix-Pix (1)
Δyi＝Paiy-Piy (2)
Δzi＝Paiz-Piz (3)
其中Paix、Paiy和Paiz为第一实际测量点Pai的坐标分量，Pix、Piy和Piz为理论测量点Pi的坐标分量；
第二步将每行的点集数据逐点绘制其折线图，详见图4至图6所示，根据折线图剔除偏差分量值存在突变的第一实际测量点Pai。
举例说明如下：由步骤S101中测量点规划可知各行测量点在同一条等u参数线上，因此可以按照u相同划分为m组点集Pqi(i＝1，2，…，m)；对点集Pqi(i＝1，2，…，m)逐点计算其偏差分量Δxi、Δyi和Δzi；点集Pqi(i＝1，2，…，m)中所有点按顺序，以累计弦长为横坐标，偏差分量值为纵坐标，可视化绘制折线图，折线图具体详见图6所示，由于多余材料区域11与相邻曲面存在高度差，若点集Pqi(i＝1，2，…，m)中存在多余材料区域11的测量点，因此该测量点会直接反映到偏差分量中，即偏差分量值出现突变，因此根据可视化折线图能够较为容易的剔除掉多余材料区域11的测量点；对所有m组点集剔除多余材料区域11的测量点后，得到测量区域12所有m组的点集。
在步骤S103中，将筛选过后的第一实际测量点和理论测量点进行点云匹配计算，得到第二实际测量点。
示例地，本发明在工件安装到机床时不要求工件严格找正，因此需对第一实际测量点进行点云匹配，以达到工件自动找正的目的。工件找正，即计算工件装夹位置到理论位置的变换矩阵，本发明的变换矩阵分解为旋转矩阵R和平移矩阵t。
示例地，将筛选过后的第一实际测量点和理论测量点进行点云匹配计算，得到第二实际测量点包括如下内容：将第一实际测量点Pai和理论测量点Pi进行迭代计算，得到变换矩阵的旋转矩阵和平移矩阵，计算公式如下：
Figure BDA0002925113400000091
其中f为测量点的平均偏差，n为第一实际测量点Pai的个数，Pai为第一实际测量点，Qi为第一实际测量点Pai在理论曲面上的投影点，Pi为理论测量点，R为变换矩阵中的旋转矩阵，t为变换矩阵中的平移矩阵，α、β为约束权值，且α+β＝1(α≠1)；
利用计算得到的旋转矩阵和平移矩阵进行配准，得到第二实际测量点
Pti(i＝1，2，…，m*n)。
在步骤S104中，基于第二实际测量点对多余材料区域11进行偏差拟合计算，得到多余材料区域11的实际曲面点数据。
示例地，基于第二实际测量点对多余材料区域11进行偏差拟合计算，得到多余材料区域11的实际曲面点数据包括如下内容：在多余材料区域11上规划虚拟测量点；将虚拟测量点代入偏差分量的误差公式中计算误差，并按曲面法向偏置，得到虚拟测量点的实际曲面点数据。
具体的，根据测量区域12上定义的具有参数范围的第一方向u和第二方向v，在多余材料区域11上确定m行n列的虚拟测量点Oi(i＝1，2，…，m*n)；同时可以对第二实际测量点集Pti(i＝1，2，…，m*n)按照u相同划分为m组点集，记为Pti(i＝1，2，…，m)，对点集Pti(i＝1，2，…，m)逐点向理论工件曲面投影，计算第二实际测量点Pti与对应投影点的偏差ei，取的三个偏差分量eix、eiy和eiz，对三个偏差分量eix、eiy和eiz应用三次多项式进行偏差拟合，例如定义拟合数据(xi，yi)(i＝1，2，…m)，待拟合的三次多项式为
Figure BDA0002925113400000101
目标函数为
Figure BDA0002925113400000102
在目标函数达到最小值时求解得到A、B、C、D，其中x为第二实际测量点Pti的v参数，y为第二实际测量点Pti的偏差e；根据求解得到的A、B、C、D获得偏差分量的误差公式
Figure BDA0002925113400000103
将虚拟测量点的v参数代入偏差分量的误差公式中计算误差，并按曲面法向偏置，得到虚拟测量点的实际曲面点数据。
在步骤S105中，利用实际曲面点数据进行重构得到多余材料区域11的实际加工曲面，以使实际加工曲面与相邻曲面光滑连接。
综上，本发明在工件上多余材料区域11的相邻曲面进行测量获得测量点，对测量点进行筛选并剔除多余材料区域11的测量点，通过偏差拟合的方式得到多余材料区域11的实际曲面点数据，利用实际曲面点数据进行重构得到多余材料区域11的实际加工曲面，由于加工曲面重构的过程中已经筛选并剔除了多余材料区域11的测量点，如此能够保证加工曲面重构的精确度，使得加工曲面能够与相邻曲面光滑连接，大大提高了机械加工精度。
参照图7所示，本发明另一个实施例提供一种整体叶环叶片上多余材料区域11的实际加工曲面重构系统，包括：
测量点规划模块21，确定工件的多余材料区域11，将工件上多余材料区域11的相邻曲面确定为测量区域12，测量点规划模块21用于在测量区域12上规划理论测量点；
筛选模块22，根据理论测量点对工件进行在机测量，得到第一实际测量点，计算第一实际测量点与理论测量点的偏差分量，筛选模块22用于根据偏差分量筛选出与理论测量点偏差较大的第一实际测量点并将其剔除；
点云匹配模块23，点云匹配模块23用于将筛选过后的第一实际测量点和理论测量点进行点云匹配计算，得到第二实际测量点；
偏差拟合模块24，偏差拟合模块24用于基于第二实际测量点对多余材料区域11进行偏差拟合计算，得到多余材料区域11的实际曲面点数据；
加工曲面重构模块25，加工曲面重构模块25用于利用实际曲面点数据进行重构得到多余材料区域11的实际加工曲面。
其中关于每个模块的具体内容已经在上述的整体叶环叶片上多余材料区域11的实际加工曲面重构方法中进行了详细的阐述，本实施例在这里不做赘述。
针对离线测量数据构建曲面，用于加工时存在的基准找正和多余材料测量点带来的曲面质量问题，本发明通过在机测量获得工件的表面信息，自动找正，避免了工艺分离引起的找正不准和费时费力问题；同时本发明依据加工区域邻近曲面的测量数据，能有效识别多余材料与铸造叶型的边界，剔除多余材料测量点，保证曲面重构的准确性；还通过误差拟合构造加工区域的实际表面点，共同完成加工区域曲面的重构，能保证加工区域与相邻曲面的光滑连接。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种整体叶环叶片上多余材料区域的实际加工曲面重构方法，其特征在于，包括：
确定工件的多余材料区域，将工件上多余材料区域的相邻曲面确定为测量区域，在测量区域上规划理论测量点；
根据所述理论测量点对工件进行在机测量，得到第一实际测量点，计算所述第一实际测量点与理论测量点的偏差分量，根据偏差分量筛选出与所述理论测量点偏差较大的第一实际测量点并将其剔除；
将筛选过后的第一实际测量点和理论测量点进行点云匹配计算，得到第二实际测量点；
基于所述第二实际测量点对所述多余材料区域进行偏差拟合计算，得到所述多余材料区域的实际曲面点数据；
利用所述实际曲面点数据进行重构得到所述多余材料区域的实际加工曲面，以使实际加工曲面与相邻曲面光滑连接。
2.根据权利要求1所述的整体叶环叶片上多余材料区域的实际加工曲面重构方法，其特征在于：所述在测量区域上规划理论测量点包括：
在测量区域上定义第一方向u和第二方向v，确定第一方向u和第二方向v的参数范围为u∈[ul,uh],v∈[vl,vh]；
在第一方向u的区间内确定m行，在第二方向v的区间内确定n列，获得m行n列的理论测量点Pi(i＝1，2，…，m*n)。
3.根据权利要求1所述的整体叶环叶片上多余材料区域的实际加工曲面重构方法，其特征在于：根据所述理论测量点对工件进行在机测量，得到第一实际测量点包括：
按照在机测量的探测过程定义，计算各理论测量点Pi的测量路径，将理论测量点Pi(i＝1，2，…，m*n)逐点连接构成全部理论测量点的测量路径C；
根据所述测量路径C对工件进行测量，得到各理论测量点Pi的第一实际测量点Pai(i＝1，2，…，m*n)，其中理论测量点Pi与第一实际测量点Pai一一对应。
4.根据权利要求1所述的整体叶环叶片上多余材料区域的实际加工曲面重构方法，其特征在于：计算所述第一实际测量点与理论测量点的偏差分量，根据偏差分量筛选出与所述理论测量点偏差较大的第一实际测量点并将其剔除包括：
从第一实际测量点Pai中提取出每行的点集数据，对每行的点集数据逐点计算其偏差分量Δxi、Δyi和Δzi，计算公式如下：
Δxi＝Paix-Pix (1)
Δyi＝Paiy-Piy (2)
Δzi＝Paiz-Piz (3)
其中Paix、Paiy和Paiz为第一实际测量点Pai的坐标分量，Pix、Piy和Piz为理论测量点Pi的坐标分量；
将每行的点集数据逐点绘制其折线图，根据折线图剔除偏差分量值存在突变的第一实际测量点Pai。
5.根据权利要求1所述的整体叶环叶片上多余材料区域的实际加工曲面重构方法，其特征在于：将筛选过后的第一实际测量点和理论测量点进行点云匹配计算，得到第二实际测量点包括：
将第一实际测量点Pai和理论测量点Pi进行迭代计算，得到变换矩阵的旋转矩阵和平移矩阵，计算公式如下：
Figure FDA0002925113390000031
其中f为测量点的平均偏差，n为第一实际测量点Pai的个数，Pai为第一实际测量点，Qi为第一实际测量点Pai在理论曲面上的投影点，Pi为理论测量点，R为变换矩阵中的旋转矩阵，t为变换矩阵中的平移矩阵，α、β为约束权值，且α+β＝1(α≠1)；
利用计算得到的旋转矩阵和平移矩阵进行配准，得到第二实际测量点Pti(i＝1，2，…，m*n)。
6.根据权利要求1所述的整体叶环叶片上多余材料区域的实际加工曲面重构方法，其特征在于：基于第二实际测量点对所述多余材料区域进行偏差拟合计算，得到所述多余材料区域的实际曲面点数据包括：
在所述多余材料区域上规划虚拟测量点；
将所述虚拟测量点代入偏差分量的误差公式中计算误差，并按曲面法向偏置，得到虚拟测量点的实际曲面点数据。
7.根据权利要求6所述的整体叶环叶片上多余材料区域的实际加工曲面重构方法，其特征在于：在所述多余材料区域上规划虚拟测量点包括：
根据测量区域上定义的具有参数范围的第一方向u和第二方向v，在多余材料区域上确定m行n列的虚拟测量点Oi(i＝1，2，…，m*n)。
8.根据权利要求6所述的整体叶环叶片上多余材料区域的实际加工曲面重构方法，其特征在于：将所述虚拟测量点代入偏差分量的误差公式中计算误差包括：
对第二实际测量点Pti(i＝1，2，…，m*n)逐点向理论工件曲面投影，计算第二实际测量点Pti与对应投影点的偏差ei；
对偏差ei的三个偏差分量
Figure FDA0002925113390000041
和
Figure FDA0002925113390000042
应用三次多项式进行偏差拟合。
9.根据权利要求8所述的整体叶环叶片上多余材料区域的实际加工曲面重构方法，其特征在于：对偏差ei的三个偏差分量
Figure FDA0002925113390000043
和
Figure FDA0002925113390000044
应用三次多项式进行偏差拟合包括：
定义拟合数据(xi，yi)(i＝1，2，…m)，待拟合的三次多项式为
Figure FDA0002925113390000045
目标函数为
Figure FDA0002925113390000046
在目标函数达到最小值时求解得到A、B、C、D，其中x为第二实际测量点Pti的v参数，y为第二实际测量点Pti的偏差e；
根据求解得到的A、B、C、D获得偏差分量的误差公式
Figure FDA0002925113390000047
将虚拟测量点的v参数代入偏差分量的误差公式中计算误差。
10.一种整体叶环叶片上多余材料区域的实际加工曲面重构系统，其特征在于，包括：
测量点规划模块，确定工件的多余材料区域，将工件上多余材料区域的相邻曲面确定为测量区域，所述测量点规划模块用于在测量区域上规划理论测量点；
筛选模块，根据所述理论测量点对工件进行在机测量，得到第一实际测量点，计算所述第一实际测量点与理论测量点的偏差分量，所述筛选模块用于根据偏差分量筛选出与所述理论测量点偏差较大的第一实际测量点并将其剔除；
点云匹配模块，所述点云匹配模块用于将筛选过后的第一实际测量点和理论测量点进行点云匹配计算，得到第二实际测量点；
偏差拟合模块，所述偏差拟合模块用于基于所述第二实际测量点对所述多余材料区域进行偏差拟合计算，得到所述多余材料区域的实际曲面点数据；
加工曲面重构模块，所述加工曲面重构模块用于利用所述实际曲面点数据进行重构得到所述多余材料区域的实际加工曲面。
CN202110130700.2A 2021-01-29 2021-01-29 整体叶环叶片上多余材料区域的实际加工曲面重构方法及系统 Active CN112861070B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110130700.2A CN112861070B (zh) 2021-01-29 2021-01-29 整体叶环叶片上多余材料区域的实际加工曲面重构方法及系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110130700.2A CN112861070B (zh) 2021-01-29 2021-01-29 整体叶环叶片上多余材料区域的实际加工曲面重构方法及系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112861070A true CN112861070A (zh) 2021-05-28
CN112861070B CN112861070B (zh) 2024-09-03

Family

ID=75987337

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110130700.2A Active CN112861070B (zh) 2021-01-29 2021-01-29 整体叶环叶片上多余材料区域的实际加工曲面重构方法及系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112861070B (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102486371A (zh) * 2010-12-03 2012-06-06 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 一种无基准轮廓度零件的测量与计算方法
CN102880756A (zh) * 2012-09-26 2013-01-16 西北工业大学 薄壁叶片精密铣削加工变形补偿方法
CN106202822A (zh) * 2016-07-27 2016-12-07 西北工业大学 面向叶片自适应加工的b样条曲面模型重构方法
CN106407502A (zh) * 2016-08-19 2017-02-15 西安交通大学 一种基于最佳匹配的叶片截面型线轮廓参数评价方法
CN111077846A (zh) * 2019-12-16 2020-04-28 西北工业大学 一种薄壁叶片余量去除顺序规划方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102486371A (zh) * 2010-12-03 2012-06-06 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 一种无基准轮廓度零件的测量与计算方法
CN102880756A (zh) * 2012-09-26 2013-01-16 西北工业大学 薄壁叶片精密铣削加工变形补偿方法
CN106202822A (zh) * 2016-07-27 2016-12-07 西北工业大学 面向叶片自适应加工的b样条曲面模型重构方法
CN106407502A (zh) * 2016-08-19 2017-02-15 西安交通大学 一种基于最佳匹配的叶片截面型线轮廓参数评价方法
CN111077846A (zh) * 2019-12-16 2020-04-28 西北工业大学 一种薄壁叶片余量去除顺序规划方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN112861070B (zh) 2024-09-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DK3285961T3 (en) METHOD AND APPARATUS FOR MATERIAL REMOVAL OF A TOOL
JP5473914B2 (ja) プライの境界及び方向の自動検査方法及び装置
US20090204249A1 (en) Quality Assurance Method When Operating An Industrial Machine
CN110389558A (zh) 控制装置和控制系统
KR20150015522A (ko) 공작 기계의 회전 스핀들 상에 장착된 툴의 회전 속도를 추산하는 방법 및 이러한 공작 기계
CN107243715A (zh) 一类精铸件毛坯的缺陷修正方法
CN109799783B (zh) 数控机床维修螺纹管体的方法、控制装置及数控机床
CN112861070B (zh) 整体叶环叶片上多余材料区域的实际加工曲面重构方法及系统
JP4325931B2 (ja) 非均質材料の超精密加工方法
US20180239330A1 (en) Machine tool certification for part specific working volume
CN109725595A (zh) 工件的加工路径的补偿方法、加工方法及工件
PETER et al. COMPARISON OF PROGRAMMING PRODUCTION OF THIN WALLED PARTS USING DIFFERENT CAM SYSTEMS.
JP3712436B2 (ja) トリミング機の再生誤差の測定方法及びトリミング機及び輪郭追査装置を備えた装置の自動較正方法
WO2014156800A1 (ja) レンズ加工制御装置、レンズ加工制御プログラム、レンズ形状判定方法および眼鏡レンズの製造方法
Kaufmann et al. Study on algorithms for the virtual assembly and best combinations of in-line measured injection-molded parts
KR20200129290A (ko) 공작 기계의 제어 방법 및 제어 시스템
EP4286969A1 (en) Advanced grind line closed loop feedback
CN114063563B (zh) 加工位置补偿方法、电子装置及存储介质
JP6034582B2 (ja) 眼鏡レンズの製造方法、周長算出装置および周長算出プログラム
Larshin et al. Gear grinding stock alignment in advance of grinding
Uminsky Gear Grinding Stock Alignment in Advance of Grinding
US20240152110A1 (en) Method for generating a virtual geometry, and system for data processing
JP3626015B2 (ja) 形状評価方法および形状評価装置
Friebe et al. Fully automated tool path planning for turbine blade repair
CN116197463A (zh) 一种用于渐开线圆柱齿轮抛物线修形的磨齿加工方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant