一种三坐标测量叶片截面采样点提取方法技术

本发明专利技术公开了一种三坐标测量叶片截面采样点提取方法，该方法包括：对待测叶片截取截面；等弧长离散截面曲线，并提取前后缘点拟合最高精度圆，与所述分层截面求交获取分段点；根据所述分段点间距将叶片截面曲线划分为前缘、叶背、叶盆、后缘四个区域；所述区域内均采用等弧长采样，分别提取前后缘的初始采样点位置数据，设置特征距离阈值，以三点为一小型萤火虫群落，在曲线上前后两点间距大于或等于该阈值时，实现所述前后缘区域内采样点按照曲率变化规律采样位置自动刷新，迭代过程中对比采样点间距之和与原始弧长，确定是否保留刷新后的采样结果。

A method for extracting the sampling point of the cross section of the three coordinate measuring blade

The invention discloses a three coordinate measuring blade section sampling point extraction method, the method includes: measuring the blade section to intercept arc length; discrete section curve, and extract the edge point of the highest accuracy before and after fitting circle, and the layered section intersection obtain the sub point; according to the piecewise point pitch of the blade section curve divided into the front and back of leaf and leaf basin, trailing four regions; the area with equal arc length sampling, were extracted from the back edge of the initial sampling point location data, set the feature distance threshold, to three points for a small firefly community, before and after the distance of two points on the curve is greater than or equal to the threshold value and realize the trailing edge sampling point within the region in accordance with the law of change of curvature of the sampling position is automatically refreshed in the iterative process of comparison with the original sampling point spacing and arc length, to determine whether to retain the refresh The result of sampling.

【技术实现步骤摘要】
一种三坐标测量叶片截面采样点提取方法
本专利技术属于三坐标机测量
，具体涉及一种三坐标测量叶片截面采样点提取方法。
技术介绍
叶片是航空发动机、燃气轮机、蒸汽轮机的重要部件，其加工质量直接影响航空发动机的整体性能与寿命。采用坐标测量机(CMM)检测是一种精密的叶片测量方法，和常规测量方法相比，具备测量精度高、误差可视化、自动化程度高等特点。由于叶片本身的复杂性要求提取大量测量采样点，具备较高的测量难度。通常坐标测量机测量效率低下，迫切需要既能减少采样点数量又保持采样点精度的方法。叶片后续测量数据评价多建立截面信息上，为便于三坐标测量机测量轨迹生成与后续数据处理，评价参数计算，因此需要对叶片进行等高截面方式进行采样。本专利技术提出基于改进萤火虫算法的叶片截面自适应采样方法，一方面可自定义布点数目，另一方面采样点严格按照曲率变化趋势分布，对提高叶片测量效率成效显著。常见的叶片截面轮廓采样点提取方法主要有：等弧长法、等参数法、曲率弧长自适应。等弧长法分布最均匀，容易造成叶片前后缘曲率变化较大区域采点分布过于稀疏，曲率变化较小区域采点分布过于密集。等参数法将参数曲线按照固定参数距离分布采样点，若前后缘区域参数区间过小同样容易造成采点稀疏，影响测量数据重构的精度以及数据评估的效果。专利“CN201510379312.2_兰州理工大学，一种变弧长自适应采样方法”中的曲率弧长自适应方法存在指向单一的问题，一般按照同一个方向曲率变化分布，同时随迭代次数增大，容易造成端点处分布失真与数据冗余降低计算效率。上述采样方法的主要问题在于：(1)均匀的采样点不能反映实际物理模型表面特征。(2)通常存在着采点效率与采样精度相互制约的问题，提高采点数量是提高采样精度最有效的方法，但同时也会降低系统采样效率，增加冗余数据。萤火虫算法由剑桥学者Yang于2008年提出，算法中每只萤火虫的亮度决定了其对周围其他萤火虫的吸引度大小，亮度越高则对其他萤火虫的吸引度越高，相反则容易受其他高亮度萤火虫的引导，向其方向运动。当判断一只萤火虫的移动距离与方向的时候，首先在其搜索半径以内寻找目标萤火虫，即亮度最高的其他萤火虫，根据其他萤火虫对其的吸引度大小判断该萤火虫移动的方向与距离。多用于求解如旅行商问题(TravelingSalesmanProblem，TSP)的最优路径问题。如文献“李明富,马建华,张玉彦等。基于离散萤火虫算法的自由曲面测量序列规划[J].计算机集成制造系统,2014,20(11):2719-2727.”中提出利用萤火虫算法求解经过已知的叶片测量定位点最短路径的思路，解决了散乱数据点排序问题，该方法具有重复计算量大的缺点，仅仅适用于已知点测量序列规划问题。专利“CN201110257951.3_哈尔滨工程大学，一种基于萤火虫算法的舰船路径规划方法”提出基于多目标萤火虫算法的舰船轨迹规划算法；专利“CN201210251782.7_哈尔滨工程大学，一种基于多目标萤火虫算法的路径规划方法”提出基于多目标萤火虫算法的机器人避障轨迹规划算法，两者均在已知的起点与终点之间对未知的路径以计算最优的方式生成，过分追求全局最优解，局部路径有待优化，且其适用于未知路径的预测，并不适用于已知曲线曲面路径点定位生成。专利“CN201610815269.4_哈尔滨工业大学、哈尔滨工大瑞驰高新技术有限公司，基于萤火虫群优化的PF空间非合作目标轨道预测方法”提出了根据萤火虫算法对已知空间位置的某一点与其他所有点的吸引度计算，更新与其吸引度最大的点位，实现轨道位置预测，相对于空间某一点的其他位置点的计算不仅算法复杂度较高并且在数据更新的过程中容易造成数据混乱，本专利技术算法保留了序列的顺序，并优化算法大大降低了运算量，针对叶片的截面特征，重点研究局部采样点的生成以及位置优化，并设置全局条件，在此基础上可以高效率地获取全局最优的分布。针对已知CAD模型测量，CMM测量前需要提前获取足够的该模型表面信息，获取的模型信息有效程度将直接影响后续的测量过程。采样点对模型还原精度越高则更有利于后续实际测量。然而，CMM测量效率与精度是一对矛盾的问题，本专利技术提出一种新的叶片采样算法，旨在解决采样点数目较少的前提下采样点对叶片还原精度不够高的问题，采样点数目可经用户配置提高了测量灵活性，达到控制采样结果的目的，最终实现控制测量结果的目的。在测点位置未确定基础上，提出先采用分段采样区域的方式，再利用等弧长方式粗提取初始采样点，结合各采样区域特征设计符合叶片截面采样的改进萤火虫算法。改进萤火虫算法将区域内初始采样点离散为小型萤火虫群落，计算各群落内采样点位置与曲率信息代入算法，实现群落内关键点位置根据曲率变化自动更新。算法的核心是在点数确定的基础上，通过遍历点与点的相互作用关系在搜索域范围内确定最佳采样位置，遍历生成各个局部最优解，最终所述局部最优解即所述区域内的最佳曲率特征点。算法的目的是希望通过在采样阶段获取足够有效的采样点增强后续对应测量点地有效性及降低后续测量数据处理的难度。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决上述问题，提供一种测量技术简单，测量点数目少，还原数据模型精度高的一种三坐标测量叶片截面采样点提取方法。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：一种三坐标测量叶片截面采样点提取方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、叶片模型数据导入，导入叶片模型并存储叶片模型的数据；S2、叶片模型数据分层并储存，将叶片截面的轮廓曲线的数据储存；S3、提取截面数据并分段，划分出叶片截面前后缘与叶盆、叶背的分段点；S4、对叶片截面中的叶盆叶背等弧长采样；S5、对叶片截面中的前缘后缘等距采样并优化采样结果；S6、规划测量路径，计算采样点在曲面上的法向量，通过偏置求取定位点和回退点，得到规划好的路径；S7、判断检查路径是否与曲线存在交点，若存在交点则返回步骤S4重新进行采样；S8、采样结束。优选地，所述步骤S3中的提取截面数据并分段，通过最小外接圆方法求取形心点，分别求与形心点距离最大的两个点记为前缘估计位置点、后缘估计位置点，在前缘估计位置点和后缘估计位置点附近分别搜索多个相邻位置的点组成前后缘点集，通过提取的前后缘点集的数据计算拟合圆的参数，改变提取点的个数求取不同点数下的拟合圆，在拟合精度最高的点集，提取其中相邻点间距最大两点作为分段点，叶型包括前缘、叶盆、叶背与后缘区域。优选地，所述步骤S3中，各区域内采样点数目可自由设定，根据所设定点数等弧长采样，简化计算过程。优选地，所述步骤S5还包括以下步骤：S51、设定特征距离阈值，连续选取三点为一组小型萤火虫群落，分别计算三点的曲率与相邻点的弧长；S52、计算前后两点的荧光值与和中间点相对前后两点荧光值；S53、通过分别对比前后两点的荧光值和中间点相对前后两点的荧光值，获取中间点移动方向并通过计算吸引度求取移动距离，更新当前点位置；S54、以移动前位置点为圆心，以到移动到后位置点的中间位置点作圆与截面型线求交，获取曲线上对应的移动点的位置，计算移动后的点与目标位置点间距；S55、若移动后的点与目标位置点间的距离大于特征距离阈值则更新数据，更新后位置点直接应用于下一组数据计算中，直至将所述叶片型面前后缘采样完毕，单次迭代过程中累加相邻点距本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三坐标测量叶片截面采样点提取方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、叶片模型数据导入，导入叶片模型并存储叶片模型的数据；S2、叶片模型数据分层并储存，将叶片截面的轮廓曲线的数据储存；S3、提取截面数据并分段，划分出叶片截面前后缘与叶盆、叶背的分段点；S4、对叶片截面中的叶盆叶背等弧长采样；S5、对叶片截面中的前缘后缘等距采样并优化采样结果；S6、规划测量路径，计算采样点在曲面上的法向量，通过偏置求取定位点和回退点，得到规划好的路径；S7、判断检查路径是否与曲线存在交点，若存在交点则返回步骤S4重新进行采样；S8、采样结束。

【技术特征摘要】
1.一种三坐标测量叶片截面采样点提取方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、叶片模型数据导入，导入叶片模型并存储叶片模型的数据；S2、叶片模型数据分层并储存，将叶片截面的轮廓曲线的数据储存；S3、提取截面数据并分段，划分出叶片截面前后缘与叶盆、叶背的分段点；S4、对叶片截面中的叶盆叶背等弧长采样；S5、对叶片截面中的前缘后缘等距采样并优化采样结果；S6、规划测量路径，计算采样点在曲面上的法向量，通过偏置求取定位点和回退点，得到规划好的路径；S7、判断检查路径是否与曲线存在交点，若存在交点则返回步骤S4重新进行采样；S8、采样结束。2.根据权利要求1所述的一种三坐标测量叶片截面采样点提取方法，其特征在于，所述步骤S3中的提取分层截面数据并分段，通过最小外接圆方法求取形心点，分别求与形心点距离最大的两个点记为前缘估计位置点、后缘估计位置点，在前缘估计位置点和后缘估计位置点附近分别搜索多个相邻位置的点组成前后缘点集，通过提取的前后缘点集的数据计算拟合圆的参数，改变提取点的个数求取不同点数下的拟合圆，在拟合精度最高的点集，提取其中相邻点间距最大两点作为分段点，叶型包括前缘、叶盆、叶背与后缘区域。3.根据权利要求1所述的一种三坐标测量叶片截面采样点提取方法，其特征在于，所述步骤S3中，各区域内采样点数目可自由设定，根据所设定点数等弧长采样，简化计算过...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄智，李凯，李超，王洪艳，董华章，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51