一种扭曲变形叶片的自动测量方法技术

本发明专利技术涉及叶片测量技术领域，公开了一种扭曲变形叶片的自动测量方法，旨在解决现有存在人力成本高、测量误差大、测量效率低以及产生划痕的问题，方案主要包括：将待测叶片放在对应的夹具上进行定位和夹紧；获取待测叶片带矢量方向的多个理论测点的理论坐标值；基于六点迭代法建立坐标系；使用三坐标测量机检测待测叶片各个截面上的多个测点，针对每个截面，根据对应的实测点和理论轮廓进行最佳拟合计算；在各截面最佳拟合后的坐标系下，根据各理论测点对应的实际测点对待测叶片进行检测，获得实测坐标值，根据实测坐标值确定待测叶片的尺寸。本发明专利技术实现了快速无痕自动测量，减少人力成本同时提高了尺寸测量的可靠性，特别适用于航空发动机叶片。于航空发动机叶片。于航空发动机叶片。

【技术实现步骤摘要】
一种扭曲变形叶片的自动测量方法


[0001]本专利技术涉及叶片测量
，具体涉及一种扭曲变形叶片的自动测量方法。

技术介绍

[0002]航空发动机风扇叶片或涡轮叶片在抛光修理后，需测量叶片的薄弱位置壁厚、弦长尺寸，以保证叶片的强度。
[0003]当前的航空发动机叶片修理后的尺寸检测方法至少存在以下不足：
[0004](1)国内的航空发动机叶片在抛光修理后，壁厚和弦长尺寸检测以专用的壁厚检具、卡板、卡尺等手工检查手段为主，存在人力成本高、测量误差大等问题。
[0005](2)叶片修理后的壁厚、弦长尺寸相比图纸变小，并且每件叶片一致性差，加上服役后的叶型存在扭转、榫头定位基准磨损的问题，使用传统的叶型扫描模式，尤其对于前后缘R半径小于0.3mm的风扇叶片的自动扫描极不稳定，难以实现复杂扭曲型面变形叶片的自动测量。
[0006](3)带凸台的风扇转子叶片在凸台所在截面、叶根或叶尖的虚拟截面均存在非完整叶型轮廓截面，是工装或传统三坐标扫描测量的死角区域。
[0007](4)无论是传统手工工装测量模式，还是三坐标扫描测量模式，在叶身表面都会形成测量划痕，需增加测量后叶片的处理难度，还存在质量隐患。

技术实现思路

[0008]本专利技术旨在提出一种扭曲变形叶片的自动测量方法，以实现对复杂扭曲变形叶片尺寸的快速无痕自动测量，减少人力成本同时提高尺寸测量的可靠性。
[0009]本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案是：
[0010]一种扭曲变形叶片的自动测量方法，所述方法包括：
[0011]步骤1、将待测叶片放在对应的夹具上进行定位和夹紧；
[0012]步骤2、获取所述待测叶片的CAD模型，根据所述CAD模型获取待测叶片带矢量方向的多个理论测点的理论坐标值；
[0013]步骤3、使用三坐标测量机或对比仪检测待测叶片的至少六个测点，并基于六点迭代法建立坐标系；
[0014]步骤4、使用三坐标测量机或对比仪检测待测叶片各个截面上的多个测点，获得各个截面的实测点，针对每个截面，根据对应的实测点和理论轮廓进行最佳拟合计算，获得各截面最佳拟合后的坐标系；
[0015]步骤5、在各截面最佳拟合后的坐标系下，确定各理论测点对应的实际测点的位置，根据实际测点的位置检测待测叶片，获得各实际测点的实测坐标值，并根据所述实测坐标值确定待测叶片的尺寸。
[0016]进一步地，步骤2中，所述待测叶片带矢量方向的多个理论测点包括：前缘壁厚对应的第一测点和第二测点、最大壁厚对应的第三测点和第四测点、后缘壁厚对应的第五测
点和第六测点以及弦长对应的第七测点和第八测点。
[0017]进一步地，步骤3中，所述待测叶片的至少六个测点为十三个，包括：叶盆上的三个测点、叶背上的三个测点、进气边上的三个测点、排气边上的三个测点以及叶顶上的一个测点。
[0018]进一步地，步骤4中，所述待测叶片各个截面上的多个测点为六个，包括：叶盆上的两个测点、叶背上的两个测点、进气边上的一个测点以及排气边上的一个测点。
[0019]进一步地，步骤5中，所述确定各理论测点对应的实际测点的位置，具体包括：
[0020]针对第三测点、第四测点、第七测点和第八测点，根据矢量方向在最佳拟合后的实测轮廓中确定对应的实际测点的位置；
[0021]针对第一测点、第二测点、第五测点和第六测点，根据其与第七测点的距离以及第七测点在弦线方向上的偏移量在最佳拟合后的实测轮廓中确定对应的实际测点的位置，或者根据其与第八测点的距离以及第八测点在弦线方向上的偏移量在最佳拟合后的实测轮廓中确定对应的实际测点的位置。
[0022]进一步地，步骤5中，根据所述实测坐标值确定待测叶片的尺寸，具体包括：
[0023]根据第一测点和第二测点在最佳拟合后的实测轮廓中对应的实际测点的实测坐标值，计算第一测点对应的实际测点与第二测点对应的实际测点之间的第一距离，所述第一距离即为待测叶片的实际前缘壁厚；
[0024]根据第三测点和第四测点在最佳拟合后的实测轮廓中对应的实际测点的实测坐标值，计算第三测点对应的实际测点与第四测点对应的实际测点之间的第二距离，所述第二距离即为待测叶片的实际最大壁厚；
[0025]根据第五测点和第六测点在最佳拟合后的实测轮廓中对应的实际测点的实测坐标值，计算第五测点对应的实际测点与第六测点对应的实际测点之间的第三距离，所述第三距离即为待测叶片的实际后缘壁厚；
[0026]根据第七测点和第八测点在最佳拟合后的实测轮廓中对应的实际测点的实测坐标值，计算第七测点对应的实际测点与第八测点对应的实际测点之间的第四距离，所述第四距离即为待测叶片的实际弦长。
[0027]进一步地，所述方法还包括：
[0028]通过三坐标扫描获得待测叶片的标准前缘壁厚、标准最大壁厚、标准后缘壁厚和标准弦长，并将测量得到的实际前缘壁厚、实际最大壁厚、实际后缘壁厚和实际弦长分别与标准前缘壁厚、标准最大壁厚、标准后缘壁厚和标准弦长进行比较，判断测量精度是否满足条件，若否，则对理论测点的位置进行修正，直至测量精度满足条件。
[0029]进一步地，所述方法还包括：根据待测叶片的批次号、序号以及测量数据生成对应的测量报告。
[0030]进一步地，所述方法还包括：
[0031]提取测量报告中的测量数据，根据所述测量数据判断待测叶片是否合格，并将测量报告以及判断结果上传至企业数据管理系统。
[0032]进一步地，所述三坐标测量机为接触式三坐标测量机或非接触式三坐标测量机。
[0033]本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的扭曲变形叶片的自动测量方法，可以通过在叶片分析软件中编制相应的叶片自动测量程序实现对叶片尺寸的自动测量，相比传统手工
工装测量，自动测量减小了精度误差和重复性误差，并且能够测量叶身可触测任意位置壁厚，满足了风扇转子叶片修理过程的特殊测量需求，填补了传统扫描测量的死角区域，同时突破了手动测量模式以及传统三坐标扫描测量模式存在测量划痕、效率低、连续自动测量不稳定的问题，实现了无痕快速测量，减少了测量后的叶片处理难度，保证了安全性。
附图说明
[0034]图1为本专利技术实施例所述的扭曲变形叶片的自动测量方法的流程示意图；
[0035]图2为本专利技术实施例所述的待测叶片的装夹结构示意图；
[0036]图3为本专利技术实施例所述的待测叶片的理论测点的位置结构示意图；
[0037]图4为本专利技术实施例所述的最佳拟合效果示意图；
[0038]图5为本专利技术实施例所述的坐标变换原理示意图；
[0039]附图标记说明：
[0040]A
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第一测点；B
‑
第二测点；C
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第三测点；D
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第四测点；E
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第五测点；F
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第六测点；G
‑
第七测点；H
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种扭曲变形叶片的自动测量方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1、将待测叶片放在对应的夹具上进行定位和夹紧；步骤2、获取所述待测叶片的CAD模型，根据所述CAD模型获取待测叶片带矢量方向的多个理论测点的理论坐标值；步骤3、使用三坐标测量机或对比仪检测待测叶片的至少六个测点，并基于六点迭代法建立坐标系；步骤4、使用三坐标测量机或对比仪检测待测叶片各个截面上的多个测点，获得各个截面的实测点，针对每个截面，根据对应的实测点和理论轮廓进行最佳拟合计算，获得各截面最佳拟合后的坐标系；步骤5、在各截面最佳拟合后的坐标系下，确定各理论测点对应的实际测点的位置，根据实际测点的位置检测待测叶片，获得各实际测点的实测坐标值，并根据所述实测坐标值确定待测叶片的尺寸。2.如权利要求1所述的扭曲变形叶片的自动测量方法，其特征在于，步骤2中，所述待测叶片带矢量方向的多个理论测点包括：前缘壁厚对应的第一测点和第二测点、最大壁厚对应的第三测点和第四测点、后缘壁厚对应的第五测点和第六测点以及弦长对应的第七测点和第八测点。3.如权利要求2所述的扭曲变形叶片的自动测量方法，其特征在于，步骤3中，所述待测叶片的至少六个测点为十三个，包括：叶盆上的三个测点、叶背上的三个测点、进气边上的三个测点、排气边上的三个测点以及叶顶上的一个测点。4.如权利要求2所述的扭曲变形叶片的自动测量方法，其特征在于，步骤4中，所述待测叶片各个截面上的多个测点为六个，包括：叶盆上的两个测点、叶背上的两个测点、进气边上的一个测点以及排气边上的一个测点。5.如权利要求2所述的扭曲变形叶片的自动测量方法，其特征在于，步骤5中，所述确定各理论测点对应的实际测点的位置，具体包括：针对第三测点、第四测点、第七测点和第八测点，根据矢量方向在最佳拟合后的实测轮廓中确定对应的实际测点的位置；针对第一测点、第二测点、第五测点和第六测点，根据其与第七测点的距离以及第七测点在弦线方向上的偏移量在最佳拟合后的实测轮廓中确定对应的实际测点的位置，或者根据其与第八测点的距离以及第八测点在弦线方向上的偏移量...

【专利技术属性】
技术研发人员：张铀，柳智明，周群，胡永军，罗奎林，任登毅，张玥，黄婷，杨雪莹，
申请(专利权)人：国营川西机器厂，
类型：发明
国别省市：