CN114763990B - 转静子内腔轴向尺寸的测量方法 - Google Patents

转静子内腔轴向尺寸的测量方法 Download PDF

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CN114763990B CN202110056497.9A CN202110056497A CN114763990B CN 114763990 B CN114763990 B CN 114763990B CN 202110056497 A CN202110056497 A CN 202110056497A CN 114763990 B CN114763990 B CN 114763990B
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Abstract

本发明提供了一种转静子内腔轴向尺寸的测量方法，包括：建立静子单元体坐标系，在所述静子单元体坐标系下，扫描静子叶片的静子缘板，获得多个静子缘板扫描点的第一坐标；建立转子单元体坐标系，在所述转子单元体坐标系下，扫描转子叶片的转子缘板，获得多个转子缘板扫描点的第二坐标；装配静子单元体和转子单元体，建立组合坐标系；将所述第一坐标转换至所述组合坐标系生成第三坐标，将所述第二坐标转换至所述组合坐标系生成第四坐标；根据所述第三坐标拟合静子测量平面，根据所述第四坐标拟合转子测量平面；以及计算所述静子测量平面和所述转子测量平面之间的平面距离，将所述平面距离作为所述转静子内腔轴向尺寸。

Description

转静子内腔轴向尺寸的测量方法
技术领域
本发明主要涉及发动机装配领域，尤其涉及一种转静子内腔轴向尺寸的测量方法。
背景技术
发动机装配过程是发动机制造过程中的重要环节，对产品可靠性有着直接影响。在发动机高压压气机的转静子装配过程中，转静子内腔轴向尺寸的测量是对发动机装配性能、气动性能进行检测和分析的重要依据，是发动机总装装配过程中的必检尺寸。传统的转静子内腔轴向尺寸测量方法包括两种，一种是使用圆柱量规或塞尺直接测量，这种方法可以用于测量具有对开结构的转静子轴向尺寸，但是无法检测内腔，并且在测量时无法保证测量工具与测量轴向距离处的垂直状态，误差较大；另一种是分别测量转子轴向尺寸和静子轴向尺寸，转静子装配后再测量转静子后端的轴向距离得到转静子轴向尺寸，这种方法在转静子装配状态下无法控制转静子的相对姿态，并且测量点数少，存在较大的位置误差，影响转静子测量精度，进而影响发动机的装配精度，对于高精密的航空发动机装配过程是一项重要的瓶颈。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种高精度的转静子内腔轴向尺寸的测量方法。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种转静子内腔轴向尺寸的测量方法，其特征在于，包括：建立静子单元体坐标系，在所述静子单元体坐标系下，扫描静子叶片的静子缘板，获得多个静子缘板扫描点的第一坐标；建立转子单元体坐标系，在所述转子单元体坐标系下，扫描转子叶片的转子缘板，获得多个转子缘板扫描点的第二坐标；装配静子单元体和转子单元体，建立组合坐标系；将所述第一坐标转换至所述组合坐标系生成第三坐标，将所述第二坐标转换至所述组合坐标系生成第四坐标；根据所述第三坐标拟合静子测量平面，根据所述第四坐标拟合转子测量平面；以及计算所述静子测量平面和所述转子测量平面之间的平面距离，将所述平面距离作为所述转静子内腔轴向尺寸。
在本发明的一实施例中，所述静子缘板包括静子前缘板和/或静子后缘板。
在本发明的一实施例中，所述转子缘板包括转子前缘板和/或转子后缘板。
在本发明的一实施例中，所述组合坐标系与所述静子单元坐标系重合。
在本发明的一实施例中，所述静子单元体包括位于所述转静子内腔之外的静子外部区域，在所述静子外部区域设置m1个静子靶标点，所述建立静子单元体坐标系的步骤包括：根据所述m1个静子靶标点建立所述静子单元体坐标系，获得所述m1个静子靶标点的第五坐标；所述测量方法还包括：将所述第五坐标转换至所述组合坐标系生成第七坐标。
在本发明的一实施例中，所述转子单元体包括位于所述转静子内腔之外的转子外部区域，在所述转子外部区域设置m2个转子靶标点，所述建立转子单元体坐标系的步骤包括：根据所述m2个转子靶标点建立所述转子单元体坐标系，获得所述m2个转子靶标点的第六坐标；所述测量方法还包括：将所述第六坐标转换至所述组合坐标系生成第八坐标。
在本发明的一实施例中，采用下面的公式将所述第一坐标转换至所述组合坐标系生成第三坐标：
CXS1～n1＝T(CS1～m1,JS1～m1)·JXS1～n1
其中，T(CS1～m1,JS1～m1)表示JS1～m1坐标相对于CS1～m1坐标的位姿变换矩阵，JS1～m1表示1～m1个静子靶标点的第五坐标，CS1～m1表示1～m1个静子靶标点的第七坐标，JXS1～n1表示1～n1个静子缘板扫描点的第一坐标，CXS1～n1表示1～n1个静子缘板扫描点的第三坐标。
在本发明的一实施例中，采用下面的公式将所述第二坐标转换至所述组合坐标系生成第四坐标：
CXR1～n2＝T(CR1～m2,DR1～m2)·DXR1～n2
其中，T(CR1～m2,DR1～m2)表示DR1～m2坐标相对于CR1～m2坐标的位姿变换矩阵，DR1～m2表示1～m2个转子靶标点的第六坐标，CR1～m2表示1～m2个转子靶标点的第八坐标，DXR1～n2表示1～n2个转子缘板扫描点的第二坐标，CXR1～n2表示1～n2个转子缘板扫描点的第四坐标。
在本发明的一实施例中，采用下面的公式获得所述静子测量平面和所述转子测量平面：
其中，f表示所述静子测量平面的拟合函数，g表示所述转子测量平面的拟合函数，(xsi,ysi,zsi)表示所述多个静子缘板扫描点的三维坐标，n1表示所述多个静子缘板扫描点的个数，(xri,yri,zri)表示所述多个转子缘板扫描点的三维坐标，n2表示所述多个转子缘板扫描点的个数，as、bs、cs表示所述静子测量平面的平面方程系数，ar、br、cr表示所述转子测量平面的平面方程系数。
在本发明的一实施例中，采用下面的公式计算所述静子测量平面和所述转子测量平面之间的平面距离：
zs＝(-as·r·cos(α)–bs·r·sin(α)-1)/cs
zr＝(-ar·r·cos(β)-br·r·sin(β)-1)/cr
其中，r表示所述静子缘板到转轴的距离，β取0～360°，α取0～360 °，根据上面的公式获得zs的最大值zsmax，zs的最小值zsmin，zr的最大值 zrmax，zr的最小值zrmin，则所述平面距离的范围是(zrmin-zsmax)～(zrmax-zsmin)。
根据本发明的转静子内腔轴向尺寸的测量方法，解决了转静子内腔轴向尺寸的测量问题，充分考虑转静子内腔轴向尺寸测量面的面属性，并且综合考虑转静子间的位置属性和姿态属性，可以准确快速的获得转静子内腔轴向尺寸，大大提高发动机轴向尺寸的测量精度，为后续更精密的发动机结构涉及提供重要的检测手段。
附图说明
包括附图是为提供对本申请进一步的理解，它们被收录并构成本申请的一部分，附图示出了本申请的实施例，并与本说明书一起起到解释本发明原理的作用。附图中：
图1是本发明一实施例的测量方法的示例性流程图；
图2是本发明一实施例的测量方法中的静子单元体的局部结构示意图；
图3是本发明一实施例的测量方法中的转子单元体的局部结构示意图；
图4是本发明一实施例的转静子装配完成后的组合体的局部结构示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本申请的实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本申请应用于其他类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。
如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。此外，尽管本申请中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本申请说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本申请。
本申请中使用了流程图用来说明根据本申请的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是，前面或下面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各种步骤。同时，或将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。
图1是本发明一实施例的测量方法的示例性流程图。参考图1所示，该实施例的测量方法包括以下步骤：
步骤S110：建立静子单元体坐标系，在静子单元体坐标系下，扫描静子叶片的静子缘板，获得多个静子缘板扫描点的第一坐标；
步骤S120：建立转子单元体坐标系，在转子单元体坐标系下，扫描转子叶片的转子缘板，获得多个转子缘板扫描点的第二坐标；
步骤S130：装配静子单元体和转子单元体，建立组合坐标系；
步骤S140：将第一坐标转换至组合坐标系生成第三坐标，将第二坐标转换至组合坐标系生成第四坐标；
步骤S150：根据第三坐标拟合静子测量平面，根据第四坐标拟合转子测量平面；以及
步骤S160：计算静子测量平面和转子测量平面之间的平面距离，平面距离作为转静子内腔轴向尺寸。
以下结合图2-图4对图1所示实施例的测量方法进行说明。
图2是本发明一实施例的测量方法中的静子单元体的局部结构示意图。参考图2所示，该静子单元体200包括多个静子叶片210和后安装边220。在发动机转静子装配好之后，静子叶片210位于转静子内腔230中，后安装边220位于转静子内腔230之外的静子外部区域。图2所示为完整的静子单元体200的局部。
图2所示仅为示例，不用于限定静子单元体200的具体形状和大小，以及静子叶片210的数量。如图2所示，其中示出了3个静子叶片211、212、 213。图2中用虚线框表示转静子内腔230，静子叶片210的主要部分位于该转静子内腔230中。该虚线框并不用于限制转静子内腔230的实际范围。
在图1所示的步骤S110中，根据该静子单元体200建立静子单元体坐标系J。
参考图2所示，其中示出了3个方向的坐标轴X、Y、Z，该坐标轴用于表示静子单元体坐标系J的坐标轴。其中，Z轴表示静子单元体200的转轴，当转静子组装后，转子叶片围绕转轴运转。
在一些实施例中，在静子外部区域设置m1个静子靶标点，并根据该 m1个静子靶标点建立静子单元体坐标系J，获得该m1个静子靶标点的第五坐标JS1～m1。
参考图2所示，静子单元体200的后安装边220中包括精密孔240，该精密孔240的轴向与静子单元体200的轴向相同。以该精密孔240为靶标位置，选取m1个静子靶标点241。图2中以一个黑色实心圆点作为静子靶标点241的示意，不用于限制静子靶标点241的具体位置、数量和大小。在其他的实施例中，可以在静子外部区域中的任意位置选取静子靶标点。
在一些实施例中，m1大于等于3。
在高压压气机中，按照级数命名不同的静子叶片，如图2中所示，假设该高压压气机共包括九级静子叶片，则静子叶片211是七级静子叶片，静子叶片212是八级静子叶片，静子叶片213是九级静子叶片。每级静子叶片都包括静子缘板。
在图1所示的步骤S110中，包括扫描静子叶片的静子缘板。本发明对扫描静子叶片的具体实施方式不做限制。可以采用本领域的扫描装置来实施，也可以在静子缘板上直接选择一些点作为测量点。
在一些实施例中，静子缘板包括静子前缘板和/或静子后缘板。
参考图2所示，以静子叶片211为例，其包括静子前缘板251和静子后缘板252。以Z轴所指方向为准，Z轴箭头所指方向为后，可以明确每个静子叶片都包括静子前缘板和静子后缘板。相应地，静子叶片212包括静子前缘板253和静子后缘板254，静子叶片213包括静子前缘板255和静子后缘板256。
在步骤S110中所要扫描的静子缘板是根据所要计算的转静子内腔轴向尺寸而确定，可以仅扫描静子前缘板，可以仅扫描静子后缘板，也可以既扫描静子前缘板又扫描静子后缘板。
参考图2所示，扫描静子缘板指扫描静子前缘板和/或静子后缘板所在的XY平面，获得多个用于测量转静子内腔轴向尺寸的静子缘板扫描点。图2中仅以一个黑色实心圆点表示静子前缘板和/或静子后缘板上的静子缘板扫描点，不用于限制静子缘板扫描点的个数n1，以及静子缘板扫描点的具体位置和在静子缘板上的位置分布。
在静子单元体坐标系J下，获得该n1个静子缘板扫描点的第一坐标JXS1～n1。
在一些实施例中，n1大于等于200。
图3是本发明一实施例的测量方法中的转子单元体的局部结构示意图。参考图3所示，该转子单元体300包括多个转子叶片310和后端篦齿盘320。在发动机转静子装配好之后，转子叶片310位于转静子内腔330中，后端篦齿盘320位于转静子内腔330之外的转子外部区域。图3所示为完整的转子单元体300的局部。
图3所示仅为示例，不用于限定转子单元体300的具体形状和大小，以及转子叶片310的数量。如图3所示，其中示出了3个转子叶片311、312、 313。图3中用虚线框表示转静子内腔330，转子叶片310的主要部分位于该转静子内腔330中。该虚线框并不用于限制转静子内腔330的实际范围。
当转子单元体和静子单元体被装配在一起之后，图2中所示的转静子内腔230和图3中所示的转静子内腔330合二为一。
在图1所示的步骤S130中，根据该转子单元体300建立转子单元体坐标系D。
参考图3所示，其中示出了3个方向的坐标轴X、Y、Z，该坐标轴用于表示转子单元体坐标系D的坐标轴。其中，Z轴表示转子单元体300的转轴，当转静子组装后，转子叶片围绕转轴运转。
在一些实施例中，在转子外部区域设置m2个转子靶标点，并根据该m2个转子靶标点建立转子单元体坐标系D，获得该m2个转子靶标点的第六坐标DR1～m2。
参考图3所示，转子单元体300的后端篦齿盘320中包括螺栓孔340，该螺栓孔340的轴向与转子单元体300的轴向相同。以该螺栓孔340为靶标位置，选取m2个转子靶标点341。图3中以一个黑色实心圆点作为转子靶标点341的示意，不用于限制转子靶标点341的具体位置、数量和大小。在其他的实施例中，可以在转子外部区域中的任意位置选取转子靶标点。
在一些实施例中，m2大于等于3。
在高压压气机中，按照级数命名不同的转子叶片，如图3中所示，假设该高压压气机共包括十级转子叶片，则转子叶片311是八级转子叶片，转子叶片312是九级转子叶片，转子叶片313是十级转子叶片。每级转子叶片都包括转子缘板。
在图1所示的步骤S120中还包括扫描转子叶片的转子缘板。本发明对扫描转子叶片的具体实施方式不做限制。可以采用本领域的扫描装置来实施，也可以在转子缘板上直接选择一些点作为测量点。
在一些实施例中，转子缘板包括转子前缘板和/或转子后缘板。
参考图3所示，以转子叶片311为例，其包括转子前缘板351和转子后缘板352。以Z轴所指方向为准，Z轴箭头所指方向为后，可以明确每个转子叶片都包括转子前缘板和转子后缘板。相应地，转子叶片312包括转子前缘板353和转子后缘板354，转子叶片313包括转子前缘板355和转子后缘板356。
在步骤S120中所要扫描的转子缘板是根据所要计算的转静子内腔轴向尺寸而确定，可以仅扫描转子前缘板，可以仅扫描转子后缘板，也可以既扫描转子前缘板又扫描转子后缘板。
参考图3所示，扫描转子缘板指扫描转子前缘板和/或转子后缘板所在的XY平面，获得多个用于测量转静子内腔轴向尺寸的转子缘板扫描点。图3中仅以一个黑色实心圆点表示转子前缘板和/或转子后缘板上的转子缘板扫描点，不用于限制转子缘板扫描点的个数n2，以及转子缘板扫描点的具体位置和在转子缘板上的位置分布。
在转子单元体坐标系D下，获得该n2个转子缘板扫描点的第二坐标DXR1～n2。
在一些实施例中，n2大于等于200。
图4是本发明一实施例的转静子装配完成后的组合体的局部结构示意图。参考图4所示，将图2所示的静子单元体200和图3所示的转子单元体300装配起来形成组合体400。图4中示出了静子单元体200中的2个静子叶片212、213，分别表示静子单元体200中的八级静子叶片和九级静子叶片。图4中还示出了转子单元体300中的3个转子叶片311、312、313，分别表示转子单元体300中的八级转子叶片、九级转子叶片和十级转子叶片。图4所示为组合体的局部而非完整的组合体。
图4中用直线引出了转子叶片311的转子后缘板352、转子叶片312 的转子前缘板353和转子后缘板354、转子叶片313的转子前缘板355，以及静子叶片212的静子前缘板253和静子后缘板254，静子叶片213的静子前缘板255和静子后缘板256。
图4中表示出了该组合体400的局部结构中的转静子内腔轴向尺寸 Z1～Z4。其中，Z1表示转子叶片311的转子后缘板352和静子叶片212的静子前缘板253之间的轴向尺寸，Z2表示静子叶片212的静子后缘板254 和转子叶片312的转子前缘板353之间的轴向尺寸，Z3表示转子叶片312 的转子后缘板354和静子叶片213的静子前缘板255之间的轴向尺寸，Z4表示静子叶片213的静子后缘板256和转子叶片313的转子前缘板355之间的轴向尺寸。
图4所示仅为示例，不用于限制转静子内腔轴向尺寸的具体数量。
为了测量这些轴向尺寸，在图1所示的测量方法的步骤S130中，根据装配后的组合体400，建立组合坐标系C。图4中所示的坐标轴X、Y、Z用于表示组合坐标系C的坐标轴。其中，Z轴表示装配后的组合体400的轴向。
在一些实施例中，组合坐标系C与静子单元坐标系J重合。根据这些实施例，组合坐标系C的转轴也与静子单元坐标系J的转轴重合。在转静子装配好之后，可以根据静子外部区域的m1个静子靶标点建立组合坐标系 C。
参考图1所示，在步骤S140中，将多个静子缘板扫描点的第一坐标JXS1～n1转换至组合坐标系C生成第三坐标CXS1～n1，将多个转子缘板扫描点的第二坐标DXR1～n2转换至组合坐标系C生成第四坐标CXR1～n2。
在一些实施例中，本发明的测量方法还包括：将m1个静子靶标点的第五坐标JS1～m1转换至组合坐标系生成第七坐标CS1～m1。
在一些实施例中，本发明的测量方法还包括：将m2个转子靶标点的第六坐标DR1～m2转换至组合坐标系生成第八坐标CR1～m2。
参考图2所示，静子靶标点241位于静子外部区域，可以通过测量和计算直接将静子靶标点241的第五坐标从静子单元坐标系J转换至组合坐标系C。当静子单元坐标系J和组合坐标系C完全重合时，第五坐标等于第七坐标。当静子单元坐标系J和组合坐标系C不重合时，可以采用下面的公式对第五坐标和第七坐标进行坐标转换，使第五坐标和第七坐标位于同一个坐标系中。
参考图3所示，转子靶标点341位于转子外部区域，可以通过测量和计算直接将转子靶标点341的第六坐标从转子单元坐标系D转换至组合坐标系C。当静子单元坐标系J和组合坐标系C完全重合时，第六坐标等于第八坐标。当静子单元坐标系J和组合坐标系C不重合时，可以采用下面的公式对第六坐标和第八坐标进行坐标转换，使第六坐标和第八坐标位于同一个坐标系中。
当转静子装配好之后，无法直接对处于转静子内腔中的静子缘板和转子缘板进行扫描和测量，因此需要将步骤S110和S120中所获得的多个静子缘板扫描点的第一坐标和多个转子缘板扫描点的第二坐标都转换至组合坐标系C中，以推算转静子内腔轴向尺寸。
在一些实施例中，采用下面的公式(1)将第一坐标JXS1～n1转换至组合坐标系C生成第三坐标CXS1～n1：
CXS1～n1＝T(CS1～m1,JS1～m1)·JXS1～n1 (1)
其中，T(CS1～m1,JS1～m1)表示JS1～m1坐标相对于CS1～m1坐标的位姿变换矩阵。本发明对于位姿变换矩阵的具体实现方式不做限制，可以采用本领域的任意位姿变化方法，根据第五坐标JS1～m1和第七坐标CS1～m1获得位姿变换矩阵T。
在一些实施例中，采用下面的公式(2)将第二坐标DXR1～n2转换至组合坐标系C生成第四坐标CXR1～n2：
CXR1～n2＝T(CR1～m2,DR1～m2)·DXR1～n2 (2)
其中，T(CR1～m2,DR1～m2)表示DR1～m2坐标相对于CR1～m2坐标的位姿变换矩阵。本发明对于位姿变换矩阵的具体实现方式不做限制，可以采用本领域的任意位姿变化方法，根据第六坐标DR1～m2和第八坐标CR1～m2获得位姿变换矩阵T。
在本发明的实施例中，m1和m2可以相等或不等，n1和n2可以相等或不等。
参考图1所示，在步骤S150中，根据第三坐标拟合静子测量平面，根据第四坐标拟合转子测量平面。本发明对于拟合静子测量平面和转子测量平面的拟合方法不做限制，可以采用本领域的任意方法实现步骤S150。
在一些实施例中，采用下面的公式(3)、(4)获得静子测量平面和转子测量平面：
其中，f表示所述静子测量平面的拟合函数，g表示所述转子测量平面的拟合函数，as、bs、cs表示静子测量平面的平面方程系数，ar、br、cr表示转子测量平面的平面方程系数。本发明对平面拟合的具体方法不做限制，可以采用例如最小二乘法进行拟合计算。
根据公式(3)和(4)可以分别获得静子测量平面和转子测量平面的平面方程系数，从而得到静子测量平面方程(5)和转子测量平面方程(6)，如下：
as·x+bs·y+cs·z+1＝0 (5)
ar·x+br·y+cr·z+1＝0 (6)
参考图1所示，在步骤S160，计算静子测量平面和转子测量平面之间的平面距离，将平面距离作为转静子内腔轴向尺寸。
若静子测量平面平行于转子测量平面，则根据公式(5)和(6)计算该两个平面之间的距离既可以获得所要计算的转静子内腔轴向尺寸。
参考图4所示，以计算轴向尺寸Z1为例，在步骤S150，根据静子叶片212的静子前缘板253上获得的n1个静子缘板扫描点的第三坐标CXS1～n1拟合静子测量平面，根据转子叶片311的转子后缘板352上获得的n2个转子缘板扫描点的第四坐标CXR1～n2拟合转子测量平面。在步骤160，计算该两个平面之间的平面距离，将该平面距离作为轴向尺寸Z1。
在一些情况下，静子测量平面和转子测量平面不平行，则采用下面的公式计算静子测量平面和转子测量平面之间的平面距离：
zs＝(-as·r·cos(α)–bs·r·sin(α)-1)/cs (7)
zr＝(-ar·r·cos(β)-br·r·sin(β)-1)/cr (8)
其中，r表示静子缘板到转轴的距离，α取0～360°，β取0～360°，根据上面的公式获得zs的最大值zsmax，zs的最小值zsmin，zr的最大值zrmax， zr的最小值zrmin，则所述平面距离的范围是(zrmin-zsmax)～(zrmax-zsmin)。
参考图4所示，以测量轴向尺寸Z1为例，图中标示出了静子缘板到转轴的距离为r，其中用Z轴表示转轴，转子叶片311等围绕该转轴运转，因此距离r也是一种转子的转动轴向半径。将该距离r代入上面的公式(7) 和(8)，并且分别令α取0～360°，β取0～360°，可以获得zsmax、zsmin、 zrmax、zrmin，从而得到轴向尺寸Z1的范围(zrmin-zsmax)～(zrmax-zsmin)。
以上仅以测量转静子轴向尺寸Z1为例，该方法可以应用于测量转静子内腔中的其他轴向尺寸。
根据本发明的转静子内腔轴向尺寸的测量方法，通过静子单元坐标系、转子单元坐标系和组合坐标系之间的坐标转换，解决了转静子内腔轴向尺寸的测量问题；通过获得多个静子缘板扫描点和多个转子缘板扫描点，充分考虑转静子内腔轴向尺寸测量面的面属性；并且使用位姿变换矩阵，综合考虑转静子间的位置属性和姿态属性，可以准确快速的获得转静子内腔轴向尺寸，大大提高发动机轴向尺寸的测量精度，为后续更精密的发动机结构涉及提供重要的检测手段。
上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述发明披露仅仅作为示例，而并不构成对本申请的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本申请进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本申请中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本申请示范实施例的精神和范围。
同时，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。
本申请的一些方面可以完全由硬件执行、可以完全由软件(包括固件、常驻软件、微码等)执行、也可以由硬件和软件组合执行。以上硬件或软件均可被称为“数据块”、“模块”、“引擎”、“单元”、“组件”或“系统”。处理器可以是一个或多个专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理器件(DAPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器或者其组合。此外，本申请的各方面可能表现为位于一个或多个计算机可读介质中的计算机产品，该产品包括计算机可读程序编码。例如，计算机可读介质可包括，但不限于，磁性存储设备(例如，硬盘、软盘、磁带……)、光盘(例如，压缩盘CD、数字多功能盘DVD……)、智能卡以及闪存设备(例如，卡、棒、键驱动器……)。
同理，应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本申请实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本申请对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。
一些实施例中使用了描述成分、属性数量的数字，应当理解的是，此类用于实施例描述的数字，在一些示例中使用了修饰词“大约”、“近似”或“大体上”来修饰。除非另外说明，“大约”、“近似”或“大体上”表明所述数字允许有±20％的变化。相应地，在一些实施例中，说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值，该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本申请一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。
虽然本申请已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本申请，在没有脱离本申请精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本申请的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。

Claims (9)

1.一种转静子内腔轴向尺寸的测量方法，其特征在于，包括：
建立静子单元体坐标系，在所述静子单元体坐标系下，扫描静子叶片的静子缘板，获得多个静子缘板扫描点的第一坐标；
建立转子单元体坐标系，在所述转子单元体坐标系下，扫描转子叶片的转子缘板，获得多个转子缘板扫描点的第二坐标；
装配静子单元体和转子单元体，建立组合坐标系；
将所述第一坐标转换至所述组合坐标系生成第三坐标，将所述第二坐标转换至所述组合坐标系生成第四坐标；
根据所述第三坐标拟合静子测量平面，根据所述第四坐标拟合转子测量平面；以及
计算所述静子测量平面和所述转子测量平面之间的平面距离，将所述平面距离作为所述转静子内腔轴向尺寸；
采用下面的公式获得所述静子测量平面和所述转子测量平面：
其中，f表示所述静子测量平面的拟合函数，g表示所述转子测量平面的拟合函数，(xsi,ysi,zsi)表示所述多个静子缘板扫描点的三维坐标，n1表示所述多个静子缘板扫描点的个数，(xri,yri,zri)表示所述多个转子缘板扫描点的三维坐标，n2表示所述多个转子缘板扫描点的个数，as、bs、cs表示所述静子测量平面的平面方程系数，ar、br、cr表示所述转子测量平面的平面方程系数。
2.如权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述静子缘板包括静子前缘板和/或静子后缘板。
3.如权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述转子缘板包括转子前缘板和/或转子后缘板。
4.如权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述组合坐标系与所述静子单元坐标系重合。
5.如权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述静子单元体包括位于所述转静子内腔之外的静子外部区域，在所述静子外部区域设置m1个静子靶标点，所述建立静子单元体坐标系的步骤包括：根据所述m1个静子靶标点建立所述静子单元体坐标系，获得所述m1个静子靶标点的第五坐标；所述测量方法还包括：将所述第五坐标转换至所述组合坐标系生成第七坐标。
6.如权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述转子单元体包括位于所述转静子内腔之外的转子外部区域，在所述转子外部区域设置m2个转子靶标点，所述建立转子单元体坐标系的步骤包括：根据所述m2个转子靶标点建立所述转子单元体坐标系，获得所述m2个转子靶标点的第六坐标；所述测量方法还包括：将所述第六坐标转换至所述组合坐标系生成第八坐标。
7.如权利要求5所述的测量方法，其特征在于，采用下面的公式将所述第一坐标转换至所述组合坐标系生成第三坐标：
CXS1～n1＝T(CS1～m1,JS1～m1)·JXS1～n1
其中，T(CS1～m1,JS1～m1)表示JS1～m1坐标相对于CS1～m1坐标的位姿变换矩阵，JS1～m1表示1～m1个静子靶标点的第五坐标，CS1～m1表示1～m1个静子靶标点的第七坐标，JXS1～n1表示1～n1个静子缘板扫描点的第一坐标，CXS1～n1表示1～n1个静子缘板扫描点的第三坐标。
8.如权利要求6所述的测量方法，其特征在于，采用下面的公式将所述第二坐标转换至所述组合坐标系生成第四坐标：
CXR1～n2＝T(CR1～m2,DR1～m2)·DXR1～n2
其中，T(CR1～m2,DR1～m2)表示DR1～m2坐标相对于CR1～m2坐标的位姿变换矩阵，DR1～m2表示1～m2个转子靶标点的第六坐标，CR1～m2表示1～m2个转子靶标点的第八坐标，DXR1～n2表示1～n2个转子缘板扫描点的第二坐标，CXR1～n2表示1～n2个转子缘板扫描点的第四坐标。
9.如权利要求1所述的测量方法，其特征在于，采用下面的公式计算所述静子测量平面和所述转子测量平面之间的平面距离：
zs＝(-as·r·cos(α)–bs·r·sin(α)-1)/cs
zr＝(-ar·r·cos(β)-br·r·sin(β)-1)/cr
其中，r表示所述静子缘板到转轴的距离，β取0～360°，α取0～360°，根据上面的公式获得zs的最大值zsmax，zs的最小值zsmin，zr的最大值zrmax，zr的最小值zrmin，则所述平面距离的范围是(zrmin-zsmax)～(zrmax-zsmin)。
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