一种基于曲率估计的航空叶片型面检测方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于曲率估计的航空叶片型面检测方法和系统，属于航空叶片型面检测领域，包括：对航空叶片的叶型轮廓测点集中的各点构建邻域，估计各点曲率；利用各点曲率对叶型轮廓测点集进行分割，进而计算前缘、后缘、叶盆及叶背的弧长弦长比值；根据前缘、后缘、叶盆及叶背的弧长弦长比值分别为前缘点集、后缘点集、叶盆点集及叶背点集中的点与其在设计模型中的最近点之间的距离赋予权重，得到带权重的目标函数；利用目标函数求解做刚体变换所需的参数，将刚体变换后的航空叶片与设计模型进行比较，判断航空叶片型面是否合格。本发明专利技术方法解决了因测点密度不均，叶型不封闭造成的匹配偏移失真的问题，提高了航空叶片型面检测的准确率。

A method and system of aero blade profile detection based on curvature estimation

【技术实现步骤摘要】
一种基于曲率估计的航空叶片型面检测方法和系统
本专利技术属于航空叶片型面检测领域，更具体地，涉及一种基于曲率估计的航空叶片型面检测方法和系统。
技术介绍
随着航空业的发展，对航空发动机的性能要求不断提高，作为航空发动机的关键部件，航空叶片直接影响发动机的性能，因此对航空叶片叶型进行型面检测尤为重要。目前，对航空叶片叶型的检测，大多是基于测点与设计轮廓点距离平方和最小化的匹配方法，然而由于三坐标测量机等数据采集方式的固有缺陷，其在叶片前缘及后缘的采样点数过少而在叶盆即叶背的采样点相对过多，导致叶型轮廓测点密度不均，直接匹配将导致叶型轮廓匹配结果向叶盆及叶背方向滑移，造成匹配失真及误报，将造成严重的经济损失及安全问题。由此可见，现有技术存在测点密度不均、匹配失真及误报、航空叶片型面检测误差大的技术问题。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种基于曲率估计的航空叶片型面检测方法和系统，由此解决现有技术存在测点密度不均、匹配失真及误报、航空叶片型面检测误差大的技术问题。为实现上述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于曲率估计的航空叶片型面检测方法，其特征在于，包括：/n(1)对航空叶片的叶型轮廓测点集中的各点构建邻域，在各点邻域内估计各点曲率；/n(2)利用各点曲率对叶型轮廓测点集进行分割，得到前缘点集、后缘点集、叶盆点集及叶背点集，进而计算前缘、后缘、叶盆及叶背的弧长弦长比值；/n(3)在航空叶片的设计模型中，搜索叶型轮廓测点集中每个点对应的最近点，根据前缘、后缘、叶盆及叶背的弧长弦长比值分别为前缘点集、后缘点集、叶盆点集及叶背点集中的点与其最近点距离赋予权重，得到带权重的目标函数；/n(4)利用目标函数求解做刚体变换所需的参数，利用参数对航空叶片进行刚体变换，将刚体变换后的航空叶片与设计模...

【技术特征摘要】
1.一种基于曲率估计的航空叶片型面检测方法，其特征在于，包括：
(1)对航空叶片的叶型轮廓测点集中的各点构建邻域，在各点邻域内估计各点曲率；
(2)利用各点曲率对叶型轮廓测点集进行分割，得到前缘点集、后缘点集、叶盆点集及叶背点集，进而计算前缘、后缘、叶盆及叶背的弧长弦长比值；
(3)在航空叶片的设计模型中，搜索叶型轮廓测点集中每个点对应的最近点，根据前缘、后缘、叶盆及叶背的弧长弦长比值分别为前缘点集、后缘点集、叶盆点集及叶背点集中的点与其最近点距离赋予权重，得到带权重的目标函数；
(4)利用目标函数求解做刚体变换所需的参数，利用参数对航空叶片进行刚体变换，将刚体变换后的航空叶片与设计模型进行比较，判断航空叶片型面是否合格。


2.如权利要求1所述的一种基于曲率估计的航空叶片型面检测方法，其特征在于，所述步骤(1)包括：
对航空叶片的叶型轮廓测点集中某一点，选取其前后各n点构建邻域，通过邻域内的2n+1个点最小二乘拟合圆，该圆的曲率为某一点的曲率。


3.如权利要求1或2所述的一种基于曲率估计的航空叶片型面检测方法，其特征在于，所述步骤(2)包括：
(21)利用各点曲率进行中值滤波，进而分割叶型轮廓测点集，得到前缘点集、后缘点集、叶盆点集及叶背点集；
(22)分别在前缘点集和后缘点集中通过最小二乘拟合圆，得到前缘弧长和后缘弧长，分别在叶盆点集和叶背点集中拟合三次B样条曲线，得到叶盆弧长和叶背弧长；
(23)利用航空叶片的叶型轮廓测点集，构建凸包，计算弦长，进而得到前缘、后缘、叶盆及叶背的弧长弦长比值。


4.如权利要求3所述的一种基于曲率估计的航空叶片型面检测方法，其特征在于，所述中值滤波的具体实现方式为：
利用叶型轮廓测点集中所有点的曲率绘制曲率分布图，计算各点曲率的一阶差分diff(ci)和二阶差分diff2(ci)，满足条件diff(ci)＝0且diff2(ci)＜0的点为曲率分布图中的波峰点cpl及cpt，计算两个波峰间的最小曲率点，用于将叶型轮廓测点集中所有点的曲率分为两部分Φ1及Φ2，对于Φ1及Φ2，分别从其波峰点cpl及cpt的半高处h1＝1/2cpl及h2＝1/2cpt开始求直线y＝h1与曲率集合Φ1的交点，直线y＝h2与曲率集合Φ1的交点，依次减小h1及h2然后求解交点，直至前后两次交点拟合的圆的半径之间的误差小于预设值，停止迭代，得到前缘分界点A、B及后缘分界点C、D；线段AB之间的点为前缘点集，线段CD之间的点为后缘点集，线段AD之间的点为叶盆点集，线段BC之间的点为叶背点集。


5.如权利要求1或2所述的一种基于曲率估计的航空叶片型面检测方法，其特征在于，所述步骤(3)包括：
(31)在航空叶片的设计模型中，搜索叶型轮廓测点集中点pi对应的最近点qi；
(32)根据前缘、后缘、叶盆及叶背的弧长弦长比值λL、λT、λc和λv分别为前缘点集、后缘点集、叶盆点集及叶背点集中的点与其最近点距离di赋予权重ωi，得到带权重的目标函数其中，di＝||Rpi+t-qi||2，R为旋转矩阵，t为平移矩阵，N为叶型轮廓测点集中的点的总数，i属于前...

【专利技术属性】
技术研发人员：李文龙，金福权，蒋诚，冯胜，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42