CN115130525B - 一种发动机涡轮叶片数模簸箕孔特征的自动提取方法 - Google Patents

Abstract

一种发动机涡轮叶片数模簸箕孔特征自动提取方法，属于电火花及簸箕孔加工领域。航发的涡轮叶片为了保持在飞行过程中不发生过热，其可能导致叶片发生形变从而发生事故，需要在叶片上打上分布式的簸箕孔。通过簸箕孔，冷气流在叶片的外表面形成一层冷膜，保护航发叶片的稳定性和降低温度。本发明实现在机床和探测机器的辅助下，提取簸箕孔的入口点坐标，同时计算出加工时需要绕Z轴，Y轴旋转角度，根据探测到的数据进一步测算提取处簸箕孔的深度。当机床旋转Y轴和Z轴角度完成后，便可以提取处簸箕孔的自旋角。解决了航发涡轮叶片测量时需要人工使用CAD选点测量，同时需要人为进行Y轴，Z轴旋转并提取簸箕孔的自旋角工作量大耗时复杂的问题。

Description

一种发动机涡轮叶片数模簸箕孔特征的自动提取方法

技术领域

本发明属于电火花及簸箕孔加工领域，涉及一种航空发动机涡轮叶片数模簸箕孔特征的自动提取及实现方法。

背景技术

航空发动机涡轮叶片的加工探测是世界各国机加工与制造领域的难点与重点，涡轮叶片的表面布满了复杂排列的簸箕孔。簸箕孔在叶片上排列的位置和角度各不相同，从而加大了对其特征探测的难度和耗时。

簸箕孔加工方法现有普遍使用的是人工探测。即加工时因为是垂直加工，需要通过CAD软件，人为地提取计算入口点相关坐标和加工时绕Z轴，Y轴旋转角度，进而计算出簸箕孔的深度。随后在CAD中完成对工件绕Z轴和Y轴动作后，人工提取计算簸箕孔的自旋角。

在人为操作软件过程中，簸箕孔深度的提取计算需要人工选点，同时要手动的将模型旋转后才能计算出簸箕孔的自旋角，因此此项工作的工作量大，耗时复杂时间长的缺陷显然易见。

发明内容

本发明解决现有技术存在的一系列问题，从而提供一种航空发动机涡轮叶片数模簸箕孔特征自动识别算法及实现方法。

一种发动机涡轮叶片数模簸箕孔特征自动提取的实现方法，含有以下步骤：

选取零件上簸箕孔的表面及圆柱孔壁面球的圆柱轴，圆柱轴与零件上表面的交点即为入口点P₀；提取圆柱孔壁面的上部分孔轮廓，对该闭合轮廓形成填充面求与圆柱轴的交点为出口点P₁，簸箕孔深度H₁等于入口点P₀和出口点P₁的距离；根据圆柱轴求出当前位置到垂直需要绕Z轴和Y轴旋转的角度；选取簸箕孔流向扩张角贴合面对称线或贴合面中心线L，将入口点P₀和贴合面中心线L按照已求得的绕Z轴和Y轴旋转的角度旋转，得到旋转后的旋转后入口点P₀’和旋转后贴合面中心线L’，根据旋转后入口点P₀’和线旋转后贴合面中心线L’构成旋转后平面P’，簸箕孔自旋角等于旋转后平面P’与Y轴正方向的夹角。

本发明实现提取簸箕孔的入口点坐标，完成簸箕孔的特征识别，包括入口点坐标，簸箕孔深度，同时计算出加工时需要绕Z轴，Y轴旋转角度，根据探测到的数据进一步测算提取处簸箕孔的深度。当机床旋转Y轴和Z轴角度完成后，提取处簸箕孔的自旋角。解决了航发涡轮叶片测量时需要人工使用CAD选点测量，同时需要人为进行Y轴，Z轴旋转并提取簸箕孔的自旋角工作量大耗时复杂的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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发明的一个典型案例示意图，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，可以根据例图实施具体的算法和实体操作。

图1、参数示意图。

图2、工件示意图。

图3、数模表面簸箕孔示意图。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：如图1、图2、图3所示，一种航空发动机涡轮叶片数模簸箕孔特征自动识别方法，最终实现通过点击模型上的簸箕孔的相应部位自动计算提取显示入口坐标、轴线方向、簸箕孔深度、簸箕孔自旋角及出口点坐标。

如图1所示的参数界面，需要预先设置好相应的参数，如延伸值E、壁厚公差B、出口长度C、孔编号，保存后即可开始进行对簸箕孔特征的提取。

圆柱轴对应的为旋转电极A，旋转电极A的轴心为Y轴，与Y轴对应的水平方向为X轴、垂直方向为Z轴。

选取零件上簸箕孔的表面及圆柱孔壁面球的圆柱轴，圆柱轴与零件上表面的交点即为入口点P₀；提取圆柱孔壁面的上部分孔轮廓，对该闭合轮廓形成填充面求与圆柱轴的交点为出口点P₁，簸箕孔深度H₁等于入口点P₀和出口点P₁的距离；根据圆柱轴求出当前位置到垂直需要绕Z轴和Y轴旋转的角度；选取簸箕孔流向扩张角贴合面对称线或贴合面中心线L，将入口点P₀和贴合面中心线L按照已求得的绕Z轴和Y轴旋转的角度旋转，得到旋转后的旋转后入口点P₀’和旋转后贴合面中心线L’，根据旋转后入口点P₀’和线旋转后贴合面中心线L’构成旋转后平面P’，簸箕孔自旋角等于旋转后平面P’与Y轴正方向的夹角。

右上角标带’仅表示簸箕孔各个参数经过旋转后成标准竖直状态的对应点，如旋转后入口点P₀’对应于入口点P₀，各个位置点之间的绝对距离不会随着旋转而发生改变。

需要预先设置好相应的参数，如延伸值E、壁厚公差B、出口长度C、孔编号，保存后即可开始进行对簸箕孔特征的提取。

贴合面中心线L和贴合面对称线为同一种标志不同说法，在图1中对应Y轴。

在图2中，对模型中的一个簸箕孔进行放大，可以看到内部的圆柱孔壁和表面的流向贴合面。

此时，先点击工件外表面进行确认，接着点击圆柱孔内壁，可以发现内壁颜色发生变化，在入端，中间通道，出端分别出现绿色，蓝色，粉色小球。

绿色小球表示入口坐标，蓝色小球表示孔的深度，粉色小球表示出口点坐标。

随后点击流向贴合面的中心线或者其末端点，即可实现所有数据的采集。

如图3，在点击完成后，可以在数据栏实时看到入口坐标，轴线方向，簸箕孔深度，簸箕孔自旋角，出口点坐标。

按照以前人工计算的方法，需要的时间和精力将大大增加。

孔深的算法是基于绿色小球和粉色小球的距离实现的，同时进行一定的坐标变换，同样可以计算得出簸箕孔的自旋角，到此簸箕孔的特征已经可以完全提取获得。

在孔编号那栏，常常默认以一列作为编号的开头，从上至下，分别为末尾编号的叠加。

因为程序是自动叠加的，所以在测量提取时通常从顶部第一个簸箕孔开始操作。

实施例2：如图1所示，可以清晰地看出在点击完孔壁和贴合面的中心线后，底部数据栏已经实时计算并显示了需要的特征数据，如入口坐标，轴线方向，簸箕孔深度，簸箕孔自旋角，出口点坐标。

在完成一个簸箕孔的特征提取后，对一整列的簸箕孔进行重复的操作，最后可以得到所有的簸箕孔的特征数据，记录此特征数据。

点击导出特征数据，生成一个excel表格，格式和底部数据栏完全一样，便于工作人员进行后续的数据分析和处理。

实施例3：根据可显示的数模机器参数(在操作时可从菜单调取查看)，如图1，图2及图3所示，一种航空发动机叶片数模簸箕孔特征的自动识别提取算法，可以实现簸箕孔特征的自动提取，并且具备数据导出成excel形式。

在生成簸箕孔的特征数据后，在实际操作中需要将特征数据转化成机器码输入到机床的操作代码中。在过去的人工操作中，需要手动输入改变的代码到机床的上位机中，非常的耗费时间。现在软件可以根据特征数据自动生成机器码，即在菜单栏点击“生成机器码”，就可以自动生成标准的机器码抬头和结尾，在中间插入根据提取的特征数据转化成的机器操作码，并可自动保存成txt文件。

在生成txt格式的机器码后，文件可以直接发到车间内的机床上，此时可以在机床上位机上直接对代码进行调试或者加工测试，查看加工后的簸箕孔是否满足需求。如果通过测试即可进行试生产，没有达标的话需要对模型上的簸箕孔做进一步的调整，再进行特征提取再重复上述操作步骤。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种发动机涡轮叶片数模簸箕孔特征自动提取方法，其特征在于，预先设置相应的参数即延伸值、壁厚公差、出口长度及孔编号，保存后进行对簸箕孔特征的提取，选取零件上簸箕孔的表面及圆柱孔壁面球的圆柱轴，圆柱轴与零件上表面的交点即为入口点P₀；提取圆柱孔壁面的上部分孔轮廓，对闭合轮廓形成填充面求与圆柱轴的交点为出口点P₁，簸箕孔深度H₁等于入口点P₀和出口点P₁的距离；根据圆柱轴求出当前位置到垂直需要绕Z轴和Y轴旋转的角度；选取簸箕孔流向扩张角贴合面对称线或贴合面中心线L，将入口点P₀和贴合面中心线L按照已求得的绕Z轴和Y轴旋转的角度旋转，得到旋转后的旋转后入口点P₀’和旋转后贴合面中心线L’，根据旋转后入口点P₀’和线旋转后贴合面中心线L’构成旋转后平面P’，簸箕孔自旋角等于旋转后平面P’与Y轴正方向的夹角。

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