CN115046511A - 一种叶片周向圆弧锤足型榫头三坐标测量坐标系构建方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种叶片周向圆弧锤足型榫头三坐标测量坐标系构建方法，包括将测量坐标系与叶片坐标系重合；粗建坐标系，确定初始坐标系；精建坐标系，在初始坐标系下，将底平面交点O′平移至叶片坐标系原点确定为O"点,构成新坐标系，测量第一基准点2和第二基准点3的实测坐标值；确定Y轴；将两基准点实测坐标值投影至面X"O"Z",找正Y轴方向坐标值；将点2补偿Z轴方向理论落差值得到点2‑1,找正Z轴方向坐标值；将点2‑1和点3的连线定为X轴；在Z轴方向选取点2‑1为原点,按理论值平移至叶片坐标系原点确定为O点,得到测量坐标系OXYZ。本申请提高了零件的加工尺寸精度和检测重复精度。

Description

一种叶片周向圆弧锤足型榫头三坐标测量坐标系构建方法

技术领域

本申请涉及叶片榫头测量技术领域，尤其涉及一种叶片周向圆弧锤足型榫头三坐标测量坐标系构建方法。

背景技术

三坐标测量在叶片榫头测量技术领域越来越应用广泛,相较于测量具、样板、投影等传统的检测方法，具有高精度、高效率、高可靠性及高集成度等优点,尤其对复杂圆弧型榫头的测量及加工调试具有不可替代的作用。

叶片的三坐标测量首先需要根据基准面建立测量坐标系,而基准的加工误差会造成测量坐标系基准轴的平移和转动，坐标系构建不精确导致检测稳定性差。所述一种叶片周向圆弧锤足型榫头检测难点在于:榫头设计基准复杂,基准的加工误差大，尤其是两侧圆弧面上的基准点决定三坐标测量坐标系原点在Z轴方向的位置和X轴的方向,两基准点的高度偏差造成X轴偏斜,进而影响其他两个与之相互垂直的轴偏斜,尤其距离中心越远的表面,受影响的检测误差越大，从而影响榫头关联基准位置尺寸的测量精度和加工调试效率。因此三坐标拟合基准点的位置误差以及控制两侧基准点高度偏差至0.02mm以内,提高三坐标检测稳定性和首件加工调试效率至关重要。常规叶片榫头用六点迭代法解决三坐标重复性差的问题,多次迭代基准测量点的选取位置,直至数模拟合将测量点与理论点的差值控制在0.02mm以内,降低基准面制造误差对测量坐标系的影响,构建效率低、精度可控性差,无法有效检测两肩圆弧高度偏差。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供一种叶片周向圆弧锤足型榫头三坐标测量坐标系构建方法，至少部分解决现有技术中存在的测量坐标系构建效率低，精度差的问题。

本申请实施例提供一种叶片周向圆弧锤足型榫头三坐标测量坐标系构建方法，所述方法包括：

步骤1、将叶片设计模型导入三坐标测量软件系统，使测量坐标系与叶片坐标系重合；

步骤2、粗建坐标系：在盆背径向大平面靠近四周边缘的位置取多个测量点,最佳拟合形成中分平面XOZ，由其法向矢量方向确定Y′轴；

在榫头进排气边端面靠近四周边缘的位置取多个测量点，最佳拟合的中分平面与XOZ′平面相交线确定Z′轴；

根据右手法则,确定笛卡尔坐标系的X′轴；

在测量平台取多个测量点拟合的平面与Z′轴的交点确定原点O，即确定初始坐标系OXYZ′；

步骤3、精建坐标系：在所述初始坐标系OXYZ′下，重复所述粗建坐标系的步骤，并将底平面交点O′按理论值平移至叶片坐标系原点确定为O"点,构成新的坐标系O"X"Y"Z"；

在坐标系O"X"Y"Z"下，根据理论坐标点位置测量两肩圆弧两侧第一基准点2和第二基准点3的实测坐标值；

将盆背中分面X"O"Z"的法向矢量方向确定为Y轴；

将第一基准点2和第二基准点3的实测坐标值投影至盆背中分面X"O"Z"，找正Y轴方向的坐标值；

将第一基准点2补偿Z轴方向的理论落差值得到第三基准点2-1，使第三基准点2-1和第二基准点3处于Z轴同一高度，找正Z轴方向的坐标值；

将第三基准点2-1和点3的连线确定为X轴；

根据右手法则，确定笛卡尔坐标系的Z轴；

在Z轴方向选取第三基准点2-1为原点，按理论值平移至叶片坐标系原点确定为O点,即确定测量坐标系OXYZ。

根据本申请实施例的一种具体实现方式，在进行粗建坐标系的步骤中，在所述盆背径向大平面靠近四周边缘的位置选取的测量点包括第一测量点5-1、第二测量点5-2、第三测量点5-3和第四测量点5-4。

根据本申请实施例的一种具体实现方式，在进行粗建坐标系的步骤中，在所述榫头进排气边端面靠近四周边缘的位置选取的测量点包括第五测量点6-1、第六测量点6-2、第七测量点6-3和第八测量点6-4。

根据本申请实施例的一种具体实现方式，在所述步骤3之后还包括：

利用所述测量坐标系OXYZ，采用三坐标采点比较的方法检测榫头轮廓度尺寸；

三坐标报告评价检测两肩圆弧第一基准点2和第二基准点3在Z方向上的高度偏差，加工调试时根据数据调整,控制第一基准点2和第二基准点3的高度偏差在0.02mm以内。

根据本申请实施例的一种具体实现方式，在所述检测榫头轮廓度尺寸时，检测点覆盖榫头表面80％以上。

根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述三坐标测量软件系统为PC-DMISCAD软件系统。

有益效果

本申请实施例中的叶片周向圆弧锤足型榫头三坐标测量坐标系构建方法，通过对三坐标测量坐标系的精确构建和基准误差的控制,有效的提高了零件的加工尺寸精度和检测重复精度,缩短首件加工调试周期。

复杂圆弧型榫头表面关联基准位置尺寸全三坐标轮廓度评价,代替传统叶片采用大量测量具、样板、投影等检测方式,节省工装投入成本和提高测量效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为根据本发明一实施例的叶片周向圆弧锤足型榫头的设计基准示意图；

图2为根据本发明一实施例的三坐标基准测量点和初始坐标系示意图；

图3为根据本发明一实施例的三坐标基准测量点和测量坐标系示意图。

图中：1、盆背径向面的对称中分平面；2、第一基准点；2-1、第三基准点；3、第二基准点；4、进排气边端面的对称中分面；5、盆背径向大平面；5-1、第一测量点；5-2、第二测量点；5-3、第三测量点；5-4、第四测量点；6、榫头进排气边端面；6-1、第五测量点；6-2、第六测量点；6-3、第七测量点；6-4、第八测量点。

具体实施方式

下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。

以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本申请，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的`面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。

还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本申请的基本构想，图式中仅显示与本申请中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。

在叶片榫头测量技术领域，周向圆弧锤足型榫头叶片分别以盆背径向面的对称中分平面1、两肩圆弧两侧第一基准点2和第二基准点3、进排气边端面的对称中分面4为第一、二、三基准，如图1所示，而其基准面、两肩圆弧及盆背大平面制造误差大，会造成测量坐标系基准轴的平移和转动，坐标系构建不精确导致检测稳定性差。

针对上述问题，本申请实施例提供了一种叶片周向圆弧锤足型榫头三坐标测量坐标系构建方法，下面参照图1至图3进行详细描述。

本实施例中，叶片周向圆弧锤足型榫头三坐标测量坐标系构建方法包括：

步骤1、将叶片设计模型导入三坐标测量软件系统，使测量坐标系与叶片坐标系重合，在本实施例中，三坐标测量软件系统选用PC-DMIS CAD软件系统。

步骤2、粗建坐标系，包括以下步骤：

步骤2.1、在盆背径向大平面5靠近四周边缘的位置取多个测量点，最佳拟合形成中分平面XOZ′，由其法向矢量方向确定Y′轴。具体的，选取的测量点包括第一测量点5-1、第二测量点5-2、第三测量点5-3和第四测量点5-4，参照图2。

步骤2.2、在榫头进排气边端面6靠近四周边缘的位置取多个测量点，最佳拟合的中分平面与XOZ′平面相交线确定Z′轴。具体的，选取的测量点包括第五测量点6-1、第六测量点6-2、第七测量点6-3和第八测量点6-4。

步骤2.3、根据右手法则，确定笛卡尔坐标系的X′轴。

步骤2.4、在测量平台取4个测量点拟合的平面与Z′轴的交点，即可确定原点O′，即确定初始坐标系OXYZ′。

步骤3、精建坐标系，包括以下步骤：

步骤3.1、在所述初始坐标系OXYZ′下，重复上述粗建坐标系的步骤，并将底平面交点O′按理论值平移至叶片坐标系原点确定为O"点，构成新的坐标系O"X"Y"Z"，参照图2。

步骤3.2、在坐标系O"X"Y"Z"下，根据理论坐标点位置测量两肩圆弧两侧第一基准点2和第二基准点3的实测坐标值；

步骤3.3、将盆背中分面X"O"Z"的法向矢量方向确定为Y轴；

步骤3.4、为消除第一基准点2和第二基准点3在Y轴方向的位置差异，将第一基准点2和第二基准点3的实测坐标值投影至盆背中分面X"O"Z"，找正Y轴方向的坐标值；

步骤3.5、将第一基准点2补偿Z轴方向的理论落差值得到第三基准点2-1，使第三基准点2-1和第二基准点3处于Z轴同一高度，找正Z轴方向的坐标值；

步骤3.6、将第三基准点2-1和点3的连线确定为X轴；

步骤3.7、根据右手法则，确定笛卡尔坐标系的Z轴；

步骤3.8、在Z轴方向选取第三基准点2-1为原点，按理论值平移至叶片坐标系原点确定为O点，即确定测量坐标系OXYZ，参照图3。

步骤4、利用所述测量坐标系OXYZ，采用三坐标采点比较的方法检测榫头轮廓度尺寸，检测点覆盖榫头表面80％以上；三坐标报告评价检测两肩圆弧第一基准点2和第二基准点3在Z方向上的高度偏差，加工调试时根据数据调整，,控制第一基准点2和第二基准点3的高度偏差在0.02mm以内，减少因X轴倾斜导致的尺寸测量误差，提高零件的加工尺寸精度和检测重复精度。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种叶片周向圆弧锤足型榫头三坐标测量坐标系构建方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤1、将叶片设计模型导入三坐标测量软件系统，使测量坐标系与叶片坐标系重合；

步骤2、粗建坐标系：在盆背径向大平面靠近四周边缘的位置取多个测量点,最佳拟合形成中分平面X O Z,由其法向矢量方向确定Y′轴；

在榫头进排气边端面靠近四周边缘的位置取多个测量点,最佳拟合的中分平面与X OZ′平面相交线确定Z′轴；

根据右手法则,确定笛卡尔坐标系的X′轴；

在测量平台取多个测量点拟合的平面与Z′轴的交点确定原点O,即确定初始坐标系O XY Z′；

步骤3、精建坐标系：在所述初始坐标系O X Y Z′下，重复所述粗建坐标系的步骤，并将底平面交点O′按理论值平移至叶片坐标系原点确定为O"点,构成新的坐标系O"X"Y"Z"；

在坐标系O"X"Y"Z"下,根据理论坐标点位置测量两肩圆弧的第一基准点2和第二基准点3的实测坐标值；

将盆背中分面X"O"Z"的法向矢量方向确定为Y轴；

将第一基准点2和第二基准点3的实测坐标值投影至盆背中分面X"O"Z",找正Y轴方向的坐标值；

将第一基准点2补偿Z轴方向的理论落差值得到第三基准点2-1,使第三基准点2-1和第二基准点3处于Z轴同一高度,找正Z轴方向的坐标值；

将第三基准点2-1和点3的连线确定为X轴；

根据右手法则,确定笛卡尔坐标系的Z轴；

在Z轴方向选取第三基准点2-1为原点,按理论值平移至叶片坐标系原点确定为O点,即确定测量坐标系OXYZ。

2.根据权利要求1所述的叶片周向圆弧锤足型榫头三坐标测量坐标系构建方法，其特征在于，在粗建坐标系的步骤中，在所述盆背径向大平面靠近四周边缘的位置选取的测量点包括第一测量点5-1、第二测量点5-2、第三测量点5-3和第四测量点5-4。

3.根据权利要求2所述的叶片周向圆弧锤足型榫头三坐标测量坐标系构建方法，其特征在于，在粗建坐标系的步骤中，在所述榫头进排气边端面靠近四周边缘的位置选取的测量点包括第五测量点6-1、第六测量点6-2、第七测量点6-3和第八测量点6-4。

4.根据权利要求1所述的叶片周向圆弧锤足型榫头三坐标测量坐标系构建方法，其特征在于，在所述步骤3之后还包括：

利用所述测量坐标系OXYZ，采用三坐标采点比较的方法检测榫头轮廓度尺寸；

三坐标报告评价检测两肩圆弧第一基准点2和第二基准点3在Z方向上的高度偏差,加工调试时根据数据调整,控制第一基准点2和第二基准点3的高度偏差在0.02mm以内。

5.根据权利要求4所述的叶片周向圆弧锤足型榫头三坐标测量坐标系构建方法，其特征在于，在所述检测榫头轮廓度尺寸时，检测点覆盖榫头表面80％以上。

6.根据权利要求1所述的叶片周向圆弧锤足型榫头三坐标测量坐标系构建方法，其特征在于，所述三坐标测量软件系统为PC-DMIS CAD软件系统。

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