CN113701606B - 一种整体叶环的三坐标曲面补偿检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种整体叶环的三坐标曲面补偿检测方法，该方法包括步骤1：装夹找正，组建测针；步骤2：数模处理，分割理论位置数据点；步骤3：建立坐标系并进行调整；步骤4：对叶型进行扫面；步骤5：对叶型扫描点进行补偿和修正；步骤6：采用叶型分析软件对叶型参数进行评价；步骤7：采用转换评价方式对流道轮廓度进行评价分析。本发明的方法解决了整体叶环等叶盘类零件复杂参数的检测精度差的问题，消除了二维截面扫描带来的余弦误差，保证了测量数据的完整性，有效的提高了检测效率及准确性，实现了三维补偿技术在坐标测量机上的应用。

Description

一种整体叶环的三坐标曲面补偿检测方法

技术领域

本发明涉及叶型参数检测技术领域，尤其涉及一种整体叶环的三坐标曲面补偿检测方法。

背景技术

叶片多为强扭曲、薄壁、自由复杂曲面，检测精度要求高。叶型参数主要是指型面轮廓和几何尺寸，通常有：叶盆轮廓度、叶背轮廓度、前缘轮廓度、尾缘轮廓度、弦长、最大厚度、前缘厚度、尾缘厚度、扭角、换算扭角等。三坐标的二维截面式扫描叶片型面带有一定的余弦误差，即在理论要求截面高度值位置保持球心Z值不变扫描叶身一周。

如图1所示，二维测量是在忽略叶身的空间扭曲和倾斜情况下进行的一种简单补偿方法，且当叶片表面与Z轴夹角α较大时则会产生很大的误差，如图2所示。

在发动机轴线或者沿流道方向三维扫描流道，一般评价时易出现实际测量点“偏置”理论位置现象，后续处理数据及结果评价效率低且斜向补偿会有偏差，如图3所示。

由于整体叶环三坐标二维截面扫描的测量误差、流道扫描偏差等问题，造成零件叶型检测数据偏差且检测效率较低。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供一种整体叶环的三坐标曲面补偿检测方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种整体叶环的三坐标曲面补偿检测方法，包括如下步骤：

步骤1：将整体叶环在三坐标测量仪的测量转台上找正，并按照叶型扭曲程度组建测针，对组建好的测针和转台进行检验；

步骤2：在测量前先处理数控模型，在数控模型上截取理论位置的数据点及其矢量方向，并对叶型理论位置的数据点进行分割，确定出每根测针需要扫描的理论位置；

所述对叶型理论位置的数据点进行分割，确定出每根测针需要扫描的理论位置的方法如下所述：

S1：将整体叶环的前缘、尾缘位置作为特征位置，从特征位置分别偏置不同的距离得到4个点位置，即将整个叶型分为前缘、叶背、尾缘、叶盆4段；

S2：将前缘和叶背位置划分给测针PRB1进行测量；

S3：将尾缘和叶盆位置划分给测针PRB2进行测量。

步骤3：以整体叶环的圆环端面及圆环中心建立坐标系，并通过首片叶片的积叠轴偏移位置进一步调整坐标系，保证调整后积叠轴位置度不超过0.01mm；

步骤4：基于叶型理论位置的数据点坐标及其矢量方向计算扫描路径，结合四轴联动扫描方式对叶型进行扫描；

所述对叶型进行扫描的过程中，使测球的球心坐标保持在理论位置数据点矢量方向的延伸线上，即实际接触测量点的Z值并非始终保持恒定。

步骤5：按照理论位置的数据点坐标及其矢量方向对叶型扫描点进行三维测球半径补偿及修正处理；

步骤6：叶型补偿点信息以RPT文件的形式输出，并在叶型分析软件中进行叶型参数评价；

步骤7：对整体叶环上的流道轮廓度进行扫描，并结合流道型面的回转特性，采用转换评价方式来实现对流道轮廓度的评价分析。

所述转换评价方式的具体方法如下：

S1：将测量后的数据点以极坐标的形式展现；

S2：清除角向影响，即保持所有数据点的极角为0，转换至笛卡尔坐标系下保持数据点在同一Y值下，在ZX平面内补偿测球半径；

S3：实测点与理论模型进行比较分析，评价轮廓度，查看每个流道的轮廓度值，取最大值作为测量结果。

进一步的，所述步骤2中在数控模型上截取理论位置的数据点替换为导入带有矢量方向的理论位置的数据点。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

1、本发明提供的方法解决了整体叶环等叶盘类零件复杂参数的检测精度差的问题，消除了二维截面扫描带来的余弦误差，保证了测量数据的完整性，有效的提高了检测效率及准确性，实现了三维补偿技术在坐标测量机上的应用。

2、本发明提供的方法截取的理论点作为整个测量的扫描引导位置、三维补偿的理论数据、叶型评价的理论位置，由于整体叶环的封闭性，测量过程中无法使用一根测针扫描完整叶型。故需要对其理论叶型数据点进行“分割”，确定出每根测针需要扫描的理论位置。

3、本发明提供的方法采用叶型曲面补偿、流道轮廓数据点转换等技术保证了测量准确性。

附图说明

图1为本发明背景技术中二维截面式扫描叶片型面原理示意图；

图2为本发明背景技术中叶片的空间扭曲或倾斜情况下二维截面式扫描产生的余弦误差示意图；

图3为本发明背景技术中流道扫描产生的偏差示意图；

图4为本发明实施例中整体叶环的三坐标曲面补偿检测方法的流程图；

图5为本发明实施例中在数控模型上截取理论位置的数据点的示意图；

图6为本发明实施例中以整体叶环的圆环端面及圆环中心建立坐标系的示意图；

图7为本发明实施例中整体叶环流道的结构示意图；

图8为本发明实施例中流道的轮廓度转换评价的示意图；其中(a)为转换前，(b)为转换后。

图9为本发明实施例中采用集成模块命令的系统示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图4所示，本实施例中整体叶环的三坐标曲面补偿检测方法如下所述。

步骤1：将整体叶环在三坐标测量仪的测量转台上找正，并按照叶型扭曲程度组建测针，对组建好的测针和转台进行检验；

步骤2：在测量前先处理数控模型，在数控模型上截取理论位置的数据点及其矢量方向，如图5所示，并对叶型理论位置的数据点进行分割，确定出每根测针需要扫描的理论位置；

所述对叶型理论位置的数据点进行分割，确定出每根测针需要扫描的理论位置的方法如下所述：

S1：将整体叶环的前缘、尾缘位置作为特征位置，从特征位置分别偏置不同的距离得到4个点位置，即将整个叶型分为前缘、叶背、尾缘、叶盆4段；

S2：将前缘和叶背位置划分给测针PRB1进行测量；

S3：将尾缘和叶盆位置划分给测针PRB2进行测量。

步骤3：以整体叶环的圆环端面及圆环中心建立坐标系，如图6所示，并通过首片叶片的积叠轴偏移位置进一步调整坐标系，保证调整后积叠轴位置度不超过0.01mm；

步骤4：基于叶型理论位置的数据点坐标及其矢量方向计算扫描路径，结合四轴联动扫描方式对叶型进行扫描；

所述对叶型进行扫描的过程中，使测球的球心坐标保持在理论位置数据点矢量方向的延伸线上，即实际接触测量点的Z值并非始终保持恒定。

本实施例中，采用Quindos三坐标测量软件测量测量叶型的参数，包括叶盆轮廓度、叶背轮廓度、前缘厚度、尾缘厚度、积叠轴位置、弦长、扭转角等。不仅可以采用四轴联动扫描方式，还可以采用三维扫描方式(ScanOncurve)，也可选择其他扫描方式。

步骤5：按照理论位置的数据点坐标及其矢量方向对叶型扫描点进行三维测球半径补偿及修正处理；

本实施例中，采用Quindos三坐标测量软件实现对叶型扫描点进行三维测球半径补偿及修正处理。

步骤6：叶型补偿点信息以RPT文件的形式输出，并在叶型分析软件中进行叶型参数评价；

本实施例中，可在PC Dmis Blade、Ultimate Blade、MODUS等叶型分析软件中进行叶盆轮廓度、叶背轮廓度、前缘厚度、尾缘厚度、积叠轴位置、弦长、扭转角等参数评价。

步骤7：对整体叶环上的流道轮廓度进行扫描，并结合流道型面的回转特性，采用转换评价方式来实现对流道轮廓度的评价分析。

所述转换评价方式的具体方法如下：

S1：将测量后的数据点以极坐标的形式展现；

S2：清除角向影响，即保持所有数据点的极角为0，转换至笛卡尔坐标系下保持数据点在同一Y值下，在ZX平面内补偿测球半径；

S3：实测点与理论模型进行比较分析，评价轮廓度，查看每个流道的轮廓度值，取最大值作为测量结果。

本实施例中，整体叶环上的流道如图7所示，从图中可以看出整体叶环两叶片之间的空间特别狭小，仅能测量局限的位置。同样采用上面的测量方式扫描，与理论数据点比对评价轮廓度，其效果如图8(a)所示，本实施例中采用转换评价方式如图8(b)所示，对流道轮廓度进行评价。

本实施例中还提供一种叶型扫描、补偿、输出RPT等过程的集成化系统，采用集成模块命令的方式实现本发明的方法，其界面如图9所示，不仅精简程序，又能减少人为修改出错等因素带来的测量误差，固化整体叶环的测量程序。在本实施例中，整流器叶型检测时间由20小时缩短至16小时；流道轮廓度检测时间由3小时缩短至1小时，大大缩短了检测时间，提高了检测效率的同时还提高了检测精度。

Claims (1)

1.一种整体叶环的三坐标曲面补偿检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：将整体叶环在三坐标测量仪的测量转台上找正，并按照叶型扭曲程度组建测针，对组建好的测针和转台进行检验；

步骤2：在测量前先处理数控模型，在数控模型上截取理论位置的数据点及其矢量方向，并对叶型理论位置的数据点进行分割，确定出每根测针需要扫描的理论位置；

步骤3：以整体叶环的圆环端面及圆环中心建立坐标系，并通过首片叶片的积叠轴偏移位置进一步调整坐标系，保证调整后积叠轴位置度不超过0.01mm；

步骤4：基于叶型理论位置的数据点坐标及其矢量方向计算扫描路径，结合四轴联动扫描方式对叶型进行扫描；

步骤5：按照理论位置的数据点坐标及其矢量方向对叶型扫描点进行三维测球半径补偿及修正处理；

步骤6：叶型补偿点信息以RPT文件的形式输出，并在叶型分析软件中进行叶型参数评价；

步骤7：对整体叶环上的流道轮廓度进行扫描，并结合流道型面的回转特性，采用转换评价方式来实现对流道轮廓度的评价分析；

所述步骤2中在数控模型上截取理论位置的数据点替换为导入带有矢量方向的理论位置的数据点；

所述对叶型理论位置的数据点进行分割，确定出每根测针需要扫描的理论位置的方法如下所述：

S1：将整体叶环的前缘、尾缘位置作为特征位置，从特征位置分别偏置不同的距离得到4个点位置，即将整个叶型分为前缘、叶背、尾缘、叶盆4段；

S2：将前缘和叶背位置划分给测针PRB1进行测量；

S3：将尾缘和叶盆位置划分给测针PRB2进行测量；

所述对叶型进行扫描的过程中，使测球的球心坐标保持在理论位置数据点矢量方向的延伸线上，即实际接触测量点的Z值并非始终保持恒定；

所述转换评价方式的具体方法如下：

S1：将测量后的数据点以极坐标的形式展现；

S2：清除角向影响，即保持所有数据点的极角为0，转换至笛卡尔坐标系下保持数据点在同一Y值下，在ZX平面内补偿测球半径；

S3：实测点与理论模型进行比较分析，评价轮廓度，查看每个流道的轮廓度值，取最大值作为测量结果。