一种用于识别叶片叶型几何特征的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于识别叶片叶型几何特征的方法及装置，该方法包括：获得叶型点集；按最大距离分割所述叶型点集；将分割得到的点集分别插值为B样条曲线C

【技术实现步骤摘要】
一种用于识别叶片叶型几何特征的方法及装置


[0001]本专利技术属于计算机辅助设计制造领域，涉及一种用于识别叶片叶型几何特征的方法及装置。

技术介绍

[0002]叶片是航空发动机的核心零件，其几何形状和加工精度对航空发动机的使用性能有很大影响。在叶片逆向造型、制造加工和检测评估领域，叶片叶型特征点和型线的识别具有重要的作用。
[0003]目前常用的叶片叶型几何特征方法主要有凸包迭代法和等距线自相交法。凸包迭代法基于内切圆圆心到叶盆叶背上切点的距离相等的原理应用二维凸包迭代求解提取叶型特征参数，计算精度较高，但迭代耗时严重。使用等距线逐层细分求交的方法时，奇异点判断和排序导致效率较低，计算误差较大。

技术实现思路

[0004](1)要解决的技术问题
[0005]本专利技术实施例提供了一种用于识别叶片叶型几何特征的方法及装置，能够自动的识别多种叶型关键特征。具有自动化程度高、计算效率高、稳定性强等优点，解决了现有叶片叶型几何特征识别中存在上述技术问题。
[0006](2)技术方案
[0007]第一方面，本专利技术的实施例提出了一种用于识别叶片叶型几何特征的方法，包括：
[0008]获得叶型点集；
[0009]按最大距离分割所述叶型点集；
[0010]将分割得到的点集分别插值为B样条曲线C
cc
和C
cv
；
[0011]分别取曲线C
cc
和C
cv
的参数，计算型值点，并构建法向线；
[0012]构建所述法向线上中弧线点P
cb
到曲线C
cc
和C
cv
的最小距离的目标函数和约束函数；
[0013]最优化方法求解所述目标函数，得到叶盆序列{P}
cc
、中弧线序列{P}
cb
和叶背序列{P}
cv
；
[0014]根据定义确定叶型特征点和型线。
[0015]第二方面，提供了一种用于识别叶片叶型几何特征的装置，包括：
[0016]获得模块，用于获得叶型点集；
[0017]分割模块，用于按最大距离分割所述叶型点集；
[0018]插值模块，用于将分割得到的点集分别插值为B样条曲线C
cc
和C
cv
；
[0019]计算模块，用于分别取曲线C
cc
和C
cv
的参数，计算型值点，并构建法向线；
[0020]构建模块，用于构建所述法向线上中弧线点P
cb
到曲线C
cc
和C
cv
的最小距离的目标函数和约束函数；
[0021]求解模块，用于最优化方法求解所述目标函数，得到叶盆序列{P}
cc
、中弧线序列{P}
cb
和叶背序列{P}
cv
；
[0022]确定模块，用于根据定义确定叶型特征点和型线。
[0023]第三方面，提供一种终端设备，包括：
[0024]处理器；以及
[0025]存储器，其上存储有可执行代码，当所述可执行代码被所述处理器执行时，使所述处理器执行如上所述的方法。
[0026]第四方面，提供一种非暂时性机器可读存储介质，其上存储有可执行代码，当所述可执行代码被电子设备的处理器执行时，使所述处理器执行如上所述的方法。
[0027](3)有益效果
[0028]综上，本专利技术根据中弧线定义结合B样条特性进行叶型几何特征识别，具有较高的计算精度，可有效叶片叶型几何特征识别的自动化程度；本专利技术提出的方法可在任意CAD/CAM平台实现，也可通过独立编写软件算法实现，通用型较强。
附图说明
[0029]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，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他的附图。
[0030]图1是本专利技术实施例的一种用于识别叶片叶型几何特征的方法的流程示意图。
[0031]图2是叶型关键点和型线说明。
[0032]图3是中弧线上的点与叶盆、叶背上的点的关系。
[0033]图4是圆弧点与圆弧中心的关系。
[0034]图5是中弧线、圆弧和前缘点的关系。
具体实施方式
[0035]下面结合附图和实施例对本专利技术的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本专利技术的原理，但不能用来限制本专利技术的范围，即本专利技术不限于所描述的实施例，在不脱离本专利技术的精神的前提下覆盖了零件、部件和连接方式的任何修改、替换和改进。
[0036]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参照附图并结合实施例来详细说明本申请。
[0037]本专利技术提供一种利用中弧线等距特性自动识别叶型几何特征的计算方法，能够自动的识别前缘点、前缘圆弧、前缘切点、后缘点、后缘圆弧、后缘切点、叶盆型线、叶背型线和中弧线等叶型关键特征(如图2所示)。具有自动化程度高、计算效率高、稳定性强等优点。
[0038]图1是本专利技术实施例提供的一种用于识别叶片叶型几何特征的方法的流程示意图，如图1所示，该方法包括：
[0039]S1、获得叶型点集；
[0040]该步骤中，设置叶片截面S，获得叶片叶型在截面上的有序点集{P
i
}
i＝0～n
；具体的，
如果针对逆向和测量过程，设置误差ε，计算点云与截面S距离小于误差ε的点P'
j
，进而计算点P'
j
与到截面S的投影点P
i
，得到有序点集{P
i
}
i＝0～n
；如果是识别叶片数模S
b
的叶型特征，进行截面S和S
b
的交点计算，得到有序点集{P
i
}
i＝0～n
。
[0041]S2、按最大距离分割所述叶型点集；
[0042]该步骤的具体过程如下：
[0043]遍历点集{P
i
}，计算其中距离最远的两点P
j
和P
k
；
[0044]使用点P
j
和P
k
分割点集{P
i
}，获得点集{P
j,k
}＝{P
k
,.P
k+1
,..,P
n
‑1,P
n
,P0,P1,...,P
j
‑1,P
j
}和{P
k,j
}＝{P
j
,..P
k...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于识别叶片叶型几何特征的方法，其特征在于，包括：获得叶型点集；按最大距离分割所述叶型点集；将分割得到的点集分别插值为B样条曲线C
cc
和C
cv
；分别取曲线C
cc
和C
cv
的参数，计算型值点，并构建法向线；构建所述法向线上中弧线点P
cb
到曲线C
cc
和C
cv
的最小距离的目标函数和约束函数；最优化方法求解所述目标函数，得到叶盆序列{P}
cc
、中弧线序列{P}
cb
和叶背序列{P}
cv
；根据定义确定叶型特征点和型线。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获得叶型点集，具体包括：针对逆向和测量过程，设置误差ε，计算点云与截面S距离小于误差ε的点P'
j
，进而计算点P'
j
与到截面S的投影点P
i
，得到有序点集{P
i
}
i＝0～n
；针对识别叶片数模S
b
的叶型特征，进行截面S和S
b
的交点计算，得到有序点集{P
i
}
i＝0～n
。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述按最大距离分割所述叶型点集，具体包括：。遍历叶型点集{P
i
}，计算其中距离最远的两点P
j
和P
k
；使用点P
j
和P
k
分割点集{P
i
}，获得点集{P
j,k
}＝{P
k
,.P
k+1
,..,P
n
‑1,P
n
,P0,P1,...,P
j
‑1,P
j
}和{P
k,j
}＝{P
j
,..P
k
}。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据定义确定叶型特征点和型线，具体包括：将中弧线序列{P}
cb
插值为B样条曲线C
cb
(t)，计算其端点C
cb
(0)和C
cb
(1)；设定最大允许误差ε，遍历参数序列叶盆序列{P}
cc
和叶背序列{P}
cv
，按照圆弧的定义，圆弧上点的切线与点到圆心的直线垂直，建立前后缘圆弧点判断函数：圆弧上点的切线与点到圆心的直线垂直，建立前后缘圆弧点判断函数：圆弧上点的切线与点到圆心的直线垂直，建立前后缘圆弧点判断函数：圆弧上点的切线与点到圆心的直线垂直，建立前后缘圆弧点判断函数：根据上述前后缘圆弧点判断函数进行前后缘点判断，将距离点C
cb
(0)近的点存入前缘圆弧序列{P}
le
，将距离点C
cb
(1)近的点存入后缘圆弧序列{P}
te
；分别计算前缘圆弧序列{P}
le
到点C
cb
(0)的距离R
le
、后缘圆弧序列{P}
te
到点C
cb
(1)的距离R
te
，如果R
le
>R
te
，则，前缘圆弧序列{P}
le
与后缘圆弧序列{P}
te
互换；将叶盆序列{P}
cc
和叶背序列{P}
cv
中，与前缘圆弧序列{P}
le
与后缘圆弧序列{P}
te
重复的点去除；分别遍历叶盆序列{P}
cc
和叶背序列{P}
cv
，计算其中前后相邻两点距离和D
cc
和D
cv
，如果D
cc
>D
cv
，则叶盆序列{P}
cc
和叶背序列{P}
cv
互换；将叶盆序列{P}
cc
、叶背序列{P}
cv
、前缘圆弧序列{P}
le
和后缘圆弧序列{P}
te
按同方向顺时针或逆时针排列，分别插值为叶盆型线C
cc
、叶背型线C
cv
、前缘圆弧C
le
、后缘圆弧C
te
；
调整中弧线序列{P}
cb
和中弧线C
cb
的方向，使参数t＝0的端点靠近前缘，此时端点分别为前缘圆弧中心点P
lec
和后缘圆弧中心点P
tec
；计算中弧线C
cb
端点切线与前缘圆弧C
le
、后缘圆弧C
te
的交点，交点分别为前缘点P
le
和后缘点P
te
；取前缘圆弧序列{P}
le
和后缘圆弧序列{P}
te
首末点，根据最靠近叶盆序列{P}
cc
和叶背序列{P}
cv
首末点的距离，判断前缘与叶盆切点P
lecc
、前缘与叶背切点P
lecv
、后缘与叶盆切点P
tecc
、后缘与叶背切点P
tecv
。5.一种用于识别叶片叶型几何特征的装置，其特征在于，包括：获得模块，用于获得叶型点集；分割模块，用于按最大距离分割所述叶型点集；插值模块，用于将分割得到的点集分别插值为B样条曲线C
cc
和C
...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁悦，肖世宏，
申请(专利权)人：中国航空制造技术研究院，
类型：发明
国别省市：