一种基于最佳匹配的叶片截面型线轮廓参数评价方法技术

本发明专利技术公开了一种基于最佳匹配的叶片截面型线轮廓参数评价方法，使用了中弧线粗配准，有效剔除测量坏点，通过最小条件原则来进行轮廓度评价，并且基于公差约束，在保证位置度和扭转度不超差的情况下可使轮廓度误差最小、超差点数最少，实现最佳匹配，有利于减小伪废品率；通过本方法，还可以快速准确地检测出叶片的缺陷部位，指导叶片的进一步加工或者工艺改进方向。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于检查领域，具体涉及一种基于最佳匹配的叶片截面型线轮廓参数评价方法。
技术介绍
叶片是汽轮机、飞机发动机等叶轮机械的核心部件，其外形轮廓直接关系到系统的安全稳定和运作效率，因此必须采用高精度、稳定的检测方法对叶片进行全面而又严格的检测并进行合理的评价，以确保叶片质量达标。所需检测的叶片参数可分为两类:一是型面特征参数，包括前后缘半径、弦长、中弧线、最大厚度等；二是型面轮廓参数，包括型线轮廓度、积叠点位置度、扭转度等。第一类参数只与测量数据本身有关，而第二类参数的求取必须先将测量数据与理论数据进行最佳匹配，对匹配方式和型线轮廓参数的评价方法具有很大的依赖性。现有的匹配评价方法，大多采用三点法(前后缘圆心及重心)进行粗匹配，然后基于最小二乘原则进行轮廓参数评价。然而，由于叶片边缘很薄，制造精度比叶盆叶背更难保证，往往不是理想的圆弧，又由于目前测量技术的局限性，叶片边缘的测量数据往往不理想，拟合前后缘的误差较大，导致三点法配准的精度不够高。企业中一般采用的是随机抽样的方法来进行检测，检测样品的合格率和废品率一定程度上影响到技术人员对整批叶片的评价和判断，因此正确、合理的零件检测方法及质量评价标准对于企业的生产尤为重要，一方面可以促进工艺系统的调整以降低生产废品率，另一方面可以降低由于检测评价的不合理所导致的伪废品率，从而保证零件的合格率要求。综上所述，研究一种更能结合工程实际的合理的轮廓参数评价方法尤为重要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述不足，提供一种基于最佳匹配的叶片截面型线轮廓参数评价方法，更全面、直观地对叶片进行评价，在保证叶片性能的前提下，有效减小轮廓度误差、减少超差点数，从而降低伪废品率，并指导叶片加工工艺的改进方向。为了达到上述目的，本专利技术包括以下步骤：步骤一，读入叶片截面型线的理论数据和实测数据，并分别拟合轮廓线；步骤二，进行数据预处理：根据型线数据点的分布特点，将数据点分为叶盆、叶背、前缘和后缘四个部分并分别存储；步骤三，将中弧线作为匹配特征，对实测数据与理论数据进行初步匹配，并剔除粗大误差数据；步骤四，采用最佳匹配算法对实测数据与理论数据进行精确匹配；步骤五，依据匹配结果，通过刚体变换所需的旋转与平移矩阵计算得到叶片的扭转角Ψ、位置度w，利用叶盆、叶背、前缘、后缘的极限轮廓误差值求得型线轮廓度；步骤六，根据给定的公差参数生成以标准外形为骨线的误差容许带；步骤七，根据误差容许带对叶片截面型线轮廓进行参数评价分析。所述步骤三中，初步匹配是以中弧线作为匹配特征，得到准确性较高的粗匹配结果，从而能有效剔除测量坏点，保证以最小条件法评价型线轮廓度的正确性，且为精匹配所采用的ICP算法提供较好的初值。所述步骤四中，精确匹配采用改进的ICP算法，以扭转误差和弯曲误差不超差为约束条件，以叶盆、叶背、前缘、后缘的区域轮廓度最小、轮廓超差点总数最少为目标；通过旋转矩阵R和平移矩阵T求得叶片截面型线的扭转角Ψ和位置度w；以最佳匹配为基础来进行符合工程实际的叶片型线轮廓参数评价。所述改进的ICP算法包括以下步骤：第一步，以初步配准后经过刚体变换的实测数据作为精配准的初值；通过求各测量点到理论型线的垂足来得到对应的最近点；第二步，基于区域公差约束，采用最小条件法评价型线轮廓度，即在保证位置度和扭转误差不超差的前提下，使轮廓度误差和轮廓度超差点数达到最小；则目标函数表示为：f(R,T)＝min{max{distance(Pi_p＇，L)+max{distance(Pi_b＇，L)+max{distance(Pi_q＇，L)+max{distance(Pi_h＇，L)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于最佳匹配的叶片截面型线轮廓参数评价方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，读入叶片截面型线的理论数据和实测数据，并分别拟合轮廓线；步骤二，进行数据预处理：根据型线数据点的分布特点，将数据点分为叶盆、叶背、前缘和后缘四个部分并分别存储；步骤三，将中弧线作为匹配特征，对实测数据与理论数据进行初步匹配，并剔除粗大误差数据；步骤四，采用最佳匹配算法对实测数据与理论数据进行精确匹配；步骤五，依据匹配结果，通过刚体变换所需的旋转与平移矩阵计算得到叶片的扭转角Ψ、位置度w，利用叶盆、叶背、前缘、后缘的极限轮廓误差值求得型线轮廓度；步骤六，根据给定的公差参数生成以标准外形为骨线的误差容许带；步骤七，根据误差容许带对叶片截面型线轮廓进行参数评价分析。

【技术特征摘要】
1.一种基于最佳匹配的叶片截面型线轮廓参数评价方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，读入叶片截面型线的理论数据和实测数据，并分别拟合轮廓线；步骤二，进行数据预处理：根据型线数据点的分布特点，将数据点分为叶盆、叶背、前缘和后缘四个部分并分别存储；步骤三，将中弧线作为匹配特征，对实测数据与理论数据进行初步匹配，并剔除粗大误差数据；步骤四，采用最佳匹配算法对实测数据与理论数据进行精确匹配；步骤五，依据匹配结果，通过刚体变换所需的旋转与平移矩阵计算得到叶片的扭转角Ψ、位置度w，利用叶盆、叶背、前缘、后缘的极限轮廓误差值求得型线轮廓度；步骤六，根据给定的公差参数生成以标准外形为骨线的误差容许带；步骤七，根据误差容许带对叶片截面型线轮廓进行参数评价分析。2.根据权利要求1所述的一种基于最佳匹配的叶片截面型线轮廓参数评价方法，其特征在于，所述步骤三中，初步匹配是以中弧线作为匹配特征，得到准确性较高的粗匹配结果，从而能有效剔除测量坏点，保证以最小条件法评价型线轮廓度的正确性，且为精匹配所采用的ICP算法提供较好的初值。3.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：王昭，袁迎春，黄军辉，齐召帅，高建民，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61