一种涡轮叶片基于六点定位的姿态调整方法技术

本发明专利技术的技术方案为一种涡轮叶片基于六点定位的姿态调整方法，所述方法包括以下步骤：（S1）选择待姿态调整的涡轮叶片，通过六点定位方法设置涡轮叶片位置，并在涡轮叶片的底部、上风高压侧和下风高压侧设置六个位置感测模块；所述感测模块包括第一定位模块和第二定位模块；（S2）设置校准模块，调整涡轮叶片在工作状态中的位置，通过感测模块获取涡轮叶片在工作状态中的位置；（S3）根据校准模块计算出的涡轮叶片数据进行校准计算后进行分析，以调整合适的位置；（S4）将异常数据信息传递到计算机进行保存、计算与应用。本发明专利技术大大提高了涡轮叶片姿态测量能力和测量精度。叶片姿态测量能力和测量精度。叶片姿态测量能力和测量精度。

【技术实现步骤摘要】
一种涡轮叶片基于六点定位的姿态调整方法


[0001]本专利技术涉及测量和测试
，且更具体地涉及一种涡轮叶片基于六点定位的姿态调整方法。

技术介绍

[0002]涡轮叶片是燃气涡轮发动机中涡轮段的重要组成部件。高速旋转的叶片负责将高温高压的气流吸入燃烧器，以维持发动机的工作。为了能保证在高温高压的极端环境下稳定长时间工作，涡轮叶片往往采用高温合金锻造，并采用不同方式来冷却例如内部气流冷却、边界层冷却、抑或采用保护叶片的热障涂层等方式来保证运转时的可靠性。在蒸汽涡轮发动机和燃气涡轮发动机中，叶片的金属疲劳是发动机故障最主要的原因。强烈的震动或者共振都有可能导致金属疲劳。涡轮叶片工作状态姿态师往往采用摩擦阻尼器来降低这些因素对叶片带来的损害。在姿态调整方面，许多研究人员致力于研究自由曲面上的测量点采样策略，其中专利CN102867332B公开一种复杂边界约束的多级细分网格曲面拟合方法，该方法采用了二维矩形网格在曲面上定义涡轮叶片测量点，然后将网格点投影到曲面上，投影线和模型之间的每个交点将指定一个涡轮叶片测量点，通过生成二维矩形网格，将约束边界在层位曲面细分网格上作投影；层位曲面网格点插值；层位曲面三角网拟合，这种方法虽然适用于空间曲面拟合的解决方案，但是涡轮叶片基于六点定位的应用范围比较小，应用过程复杂。并且，这种方法的缺点是它不适合具有高曲率的复杂形状涡轮叶片。为了克服这一问题，专利CN110057337B公开了自由曲面检查的智能采样方法，在该公开技术方案中，点分两个步骤分布在曲面内：（1）采样取决于每个面片的最大和最小高斯曲率的最关键点；（2）添加更多点取决于曲面上分布的最关键的点的总体分布。但这种智能采样方法在确定零件的设计坐标系时，不能获得高的精度点。
[0003]上述方案虽然在某方面进行了测量，但是无法对姿态进行调整，因此，如何对涡轮叶片基于六点定位进行姿态调整是亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种涡轮叶片基于六点定位的姿态调整方法，实现测量涡轮叶片的姿态形状，通过机器测量方法六点定位涡轮叶片实际形状，并与标称形状进行比较，实现自适应调整装置加工涡轮叶片姿态与尺寸的高精度性能，大大提高了涡轮叶片姿态测量能力和测量精度。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种涡轮叶片基于六点定位的姿态调整方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：（S1）选择待姿态调整的涡轮叶片，通过六点定位方法设置涡轮叶片位置，并在涡轮叶片的底部、上风高压侧和下风高压侧设置六个位置感测模块；所述感测模块包括第一定位模块和第二定位模块；其中所述第一定位模块用于定位姿态调整位置，所述第二定位
模块用于评估姿态调整程度；其中第一定位模块为激光定位模块，第二定位模块为行波定位模块；（S2）设置校准模块，调整涡轮叶片在工作状态中的位置，通过感测模块获取涡轮叶片在工作状态中的位置，通过控制校准模块转动校准六点定位的姿态信息，通过调整激光准直发射器发射角度与目标物体的中心点保持在同一直线，激光准直发射器锁定目标中心点后发射激光，重复发射10次，发射后的激光遇到涡轮叶片目标物体后反射到激光接收端；通过校准模块校准涡轮叶片在工作状态中的姿态位置；其中校准模块包括涡轮叶片位置获取模块、基于改进LS
‑
SVM模型的计算模块、对比模块和校准输出模块，其中涡轮叶片位置获取模块用于获取涡轮叶片位置工作过程中的数据信息，所述计算模块用于计算涡轮叶片工作状态中姿态信息，所述对比模块用于将实际获取的涡轮叶片位置数据信息与模板匹配库中的涡轮叶片位置数据信息进行对比与计算，所述校准输出模块用于将对比计算后的涡轮叶片位置信息输出，其中所述涡轮叶片位置获取模块的输出端与计算模块的输入端连接，所述计算模块的输出端与对比模块的输入端连接，所述对比模块的输出端与校准输出模块的输入端连接；（S3）根据校准模块计算出的涡轮叶片数据进行校准计算后进行分析，以调整合适的位置；（S4）将异常数据信息传递到计算机进行保存、计算与应用。
[0006]在具体实施例中，涡轮叶片位置获取模块为具有无线通信功能的数据信息传输模块。
[0007]激光定位模块包括激光发射模块、定位处理模块、数图拟合模块、智能指引系统、异常检测模块、图像处理模块、数据记录仪和计算机显示管理系统；其中计算机显示管理系统分别与定位处理模块、数图拟合模块、智能指引系统、异常检测模块、图像处理模块和数据记录仪连接，智能指引系统与激光发射模块连接。
[0008]作为本专利技术进一步的技术方案，行波定位模块为基于单端行波测距的定位模块。
[0009]作为本专利技术进一步的技术方案，所述定位模块的定位公式为：（1）公式（1）中的、分别表示在涡轮叶片工作状态姿态异常m、n处测得的故障距离，表示选择的测量涡轮叶片工作状态姿态异常可疑位置长度，m、n分别表示涡轮叶片工作状态姿态异常处的位置；计算波头的反射时间，涡轮叶片工作状态姿态异常可疑位置处，故障信息反射需要耗费的时间用、表示，初始波头的时间如果为和时，计算的公式为：（2）公式（2）中，，，则诊断涡轮叶片工作状态姿态异常出现可疑
信息位置的公式为：（3）公式（3）中，表示为涡轮叶片工作状态姿态异常可疑位置横截面长度，T
1、
T2分别表示故障信息反射需要耗费的时间与初始波头的时间的差，故障点与涡轮叶片工作状态姿态异常参考点一端相距m，另一个参考点为n；、表示距离故障m、n处的行波初始波头时间；、表示通过涡轮叶片工作状态姿态异常可疑位置后，反射到参考点m、n处的行波初始波头时间。
[0010]作为本专利技术进一步的技术方案，改进LS
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SVM模型的计算模块的工作方法为：假设涡轮叶片工作状态姿态异常故障信息集合，其中i=1,2
…
N，N表示涡轮叶片工作状态姿态异常故障信息样本数，和分别是指涡轮叶片工作状态姿态异常故障信息的输入向量与输出向量，通过非线性映射函数将输入数据映射到高维特征空间，建立回归模型公式：（4）公式（4）中，g（x）表示回归模型，用于将输入数据映射到高维特征空间；w表示涡轮叶片工作状态姿态异常故障信息权重向量，b表示涡轮叶片工作状态姿态异常故障信息偏差参数，表示高维特征空间；根据结构风险最小化原则，涡轮叶片工作状态姿态异常故障信息回归模型可以转化为约束二次优化模型：（5）公式（5）中，是正则化参数，E是松弛系数。
[0011]作为本专利技术进一步的技术方案，改进LS
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SVM模型包括拉格朗日乘子，通过拉格朗日乘子来获得涡轮叶片工作状态姿态异常故障信息处理目标函数：（6）公式（6）中，L表示拉格朗日乘子，用来获得涡轮叶片工作状态姿态异常故障信息处理目标函数，根据最优系统理论中的Karush
–
Kuhn
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Tucker条件，得到线性方程，线性方程为：（7）公式（7）中，，表示满足Mercer定理条件的核函数K，Y表示输出的涡轮叶片工作状态姿态异常故障信息的输出本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种涡轮叶片基于六点定位的姿态调整方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：（S1）选择待姿态调整的涡轮叶片，通过六点定位方法设置涡轮叶片位置，并在涡轮叶片的底部、上风高压侧和下风高压侧设置六个位置感测模块；所述感测模块包括第一定位模块和第二定位模块；其中所述第一定位模块用于定位姿态调整位置，所述第二定位模块用于评估姿态调整程度；其中第一定位模块为激光定位模块，第二定位模块为行波定位模块；（S2）设置校准模块，调整涡轮叶片在工作状态中的位置，通过感测模块获取涡轮叶片在工作状态中的位置，通过控制校准模块转动校准六点定位的姿态信息，通过调整激光准直发射器发射角度与目标物体的中心点保持在同一直线，激光准直发射器锁定目标中心点后发射激光，重复发射10次，发射后的激光遇到涡轮叶片目标物体后反射到激光接收端；通过校准模块校准涡轮叶片在工作状态中的姿态位置；其中校准模块包括涡轮叶片位置获取模块、基于改进LS
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SVM模型的计算模块、对比模块和校准输出模块，其中涡轮叶片位置获取模块用于获取涡轮叶片位置工作过程中的数据信息，所述计算模块用于计算涡轮叶片工作状态中姿态信息，所述对比模块用于将实际获取的涡轮叶片位置数据信息与模板匹配库中的涡轮叶片位置数据信息进行对比与计算，所述校准输出模块用于将对比计算后的涡轮叶片位置信息输出，其中所述涡轮叶片位置获取模块的输出端与计算模块的输入端连接，所述计算模块的输出端与对比模块的输入端连接，所述对比模块的输出端与校准输出模块的输入端连接；（S3）根据校准模块计算出的涡轮叶片数据进行校准计算后进行分析，以调整合适的位置；（S4）将异常数据信息传递到计算机进行保存、计算与应用；在具体实施例中，涡轮叶片位置获取模块为具有无线通信功能的数据信息传输模块，激光定位模块包括激光发射模块、定位处理模块、数图拟合模块、智能指引系统、异常检测模块、图像处理模块、数据记录仪和计算机显示管理系统；其中计算机显示管理系统分别与定位处理模块、数图拟合模块、智能指引系统、异常检测模块、图像处理模块和数据记录仪连接，智能指引系统与激光发射模块连接。2.根据权利要求1所述的一种涡轮叶片基于六点定位的姿态调整方法，其特征在于：行波定位模块为基于单端行波测距的定位模块。3.根据权利要求2所述的一种涡轮叶片基于六点定位的姿态调整方法，其特征在于：所述定位模块的定位公式为：（1）公式（1）中的、分别表示在涡轮叶片工作状态姿态异常m、n处测得的故障距离，表示选择的测量涡轮叶片工作状态姿态异常可疑位置长度，m、n分别表示涡轮叶片工作状态姿态异常处的位置；计算波头的反射时间，涡轮叶片工作状态姿态异常可疑位置处，故障信息反射需要耗费的时间用、表示，初始波头的时间如果为和时，计算的公式为：
（2）公式（2）中，，，则诊断涡轮叶片工作状态姿态异常出现可疑信息位置的公式为：（3）公式（3）中，表示为涡轮叶片工作状态姿态异常可疑位置横截面长度，T

【专利技术属性】
技术研发人员：孙跃飞，黄菊，李春，
申请(专利权)人：北京汉飞航空科技有限公司，
类型：发明
国别省市：