本發明涉及航空發動機葉片檢測，具體涉及一種基于實測葉型法線修正的葉片葉型掃描方法。

背景技術：

1、三坐標測量機采用接觸式球形測針對復雜自由曲面進行采點測量時，常因實測點法線未知而采用數模上的理論點法線替代，進行半徑補償而產生余弦誤差。

2、當零件加工精度較差，導致實際工件與理論模型相差較大時，采用理論模型上法線將會產生較大的余弦誤差。對于航空發動機葉片，因其型面復雜，葉片表面曲率變化大，常常導致實際零件加工表面與理論模型有一定的偏差。

3、而目前在考慮葉片葉型檢測效率的情況下，還未有較好的方法兼顧獲取實際葉片表面法線，常用的方法仍是直接采用理論數模上的法線代替實際零件表面法線，因此常常會產生較大的余弦誤差。

4、有鑒于此，同時為了兼顧測量效率，本技術的發明人設計了一種基于實測葉型法線修正的葉片葉型掃描方法。

技術實現思路

1、本發明要解決的技術問題是為了克服現有技術中三坐標接觸式球形測針采用等截面法測量葉片時測球半徑補償不準確的缺陷，提供一種基于實測葉型法線修正的葉片葉型掃描方法。

2、本發明是通過下述技術方案來解決上述技術問題的：

3、本發明提供一種基于實測葉型法線修正的葉片葉型掃描方法，其特點在于，所述掃描方法包括如下步驟：s1、基于葉片理論模型，選取截面，生成不同截面的理論測量點；s2、基于所述理論測量點，改進掃描路徑；s3、基于上述改進后的掃描路徑，掃描測量各截面葉型，輸出各測量點的實測坐標結果；s4、基于上述實測坐標結果，計算實測點法向量；s5、對上述已獲得的實測點法向量的實測坐標結果進行半徑補償，輸出補償后的實際葉片葉型的測量點坐標。

4、根據本發明的一個實施例，所述步驟s1中：所述截面為等z軸坐標截面，其理論測量點是通過在葉片理論模型的指定z軸高度上截取獲得；所述葉片理論模型為葉片的設計模型，所述設計模型的設計坐標系z軸指向與葉片積疊軸平行，并從葉根指向葉尖。

5、根據本發明的一個實施例，所述步驟s1中：不同高度的所述截面為按照檢測技術要求文件指定的z坐標取值不同的平面與葉片模型相交形成；同一所述截面對應掃描路徑上的理論測量點由專用軟件自動生成。

6、根據本發明的一個實施例，所述步驟s1中：所創建的截面掃描路徑上理論測量點的密度不低于葉片葉型檢測技術文件要求測量密度的1倍，包括不同高度對應的理論測量點及各理論測量點對應的理論法向量。

7、根據本發明的一個實施例，所述步驟s2包括如下步驟：s21、取任意截面記作z0，對截面掃描路徑上的理論測量點組成的原始理論掃描點集{pnt}_z0進行處理，得到改進后的掃描路徑點集{pnt}_z0_d；s22、將改進后的掃描路徑點集{pnt}_z0_d替代原始理論掃描點集{pnt}_z0，生成改進后的測量掃描路徑；

8、s23、對其它截面原始理論點集重復所述步驟s21、所述步驟s22，以完成葉片各截面掃描路徑的改進。

9、根據本發明的一個實施例，所述步驟s21包括如下步驟：s211、取任意截面記作z0，將截面掃描路徑上的理論測量點組成點集{pnt}_z0，截面起始點為pnt_0；s212、將掃描路徑上的第一理論測量點pnt_1(x1,y1,z1)的z坐標值加上截面起始點pnt_0和第一理論測量點pnt_1的間距d01，得到第一修正點pnt_1_d(x1,y1,z1+d01)；s213、保持第二理論測量點pnt_2坐標值不變；s214、將掃描路徑上的第三理論測量點pnt_3(x3,y3,z3)的z坐標值減去第三理論測量點pnt_3和第二理論測量點pnt_2的間距d23，得到第三修正點pnt_3_d(x3,y3,z3-d23)；s215、保持第四理論測量點pnt_4坐標值不變；s216、重復所述步驟s211至所述步驟s215，直至完成對點集{pnt}_z0的處理，得到改進后的掃描路徑點集{pnt}_z0_d。

10、根據本發明的一個實施例，所述步驟s3中包括以下步驟：s31、掃描測量前，將葉片測量坐標系對齊至理論模型坐標系；s32、掃描時按照步驟s2中改進后的掃描路徑執行；s33、掃描時關閉測球半徑補償功能，輸出的實測坐標結果為測球球心坐標。

11、根據本發明的一個實施例，所述步驟s4包括如下步驟：s41、截面z0與其改進后的掃描路徑點集{pnt}_z0_d對應的實測球心坐標點集為{pnt_c}_z0_d，在點集{pnt_c}_z0_d中選取對應理論測量點位于截面z0上的點進行實測法向量的計算；s42、對點集{pnt_c}_z0_d中滿足對應的理論測量點位于z0截面上的起始點pnt_c_0、任意某一中間點pnt_c_i、以及最后一個點pnt_c_n分別計算其各自的實測法向量；s43、對其它各截面的實測球心坐標點集重復所述步驟s41和所述步驟s42，計算各截面上實測點的實測法向量，并將各實測法向量歸一化，得到歸一化后的實測法向量。

12、根據本發明的一個實施例，所述步驟s42中包括：對于點集{pnt_c}_z0_d中滿足對應的理論測量點位于z0截面上的起始點pnt_c_0，所述點pnt_c_0的法向量由該點本身及其后續兩點pnt_c_1和pnt_c_2三個點所擬合的平面法線確定；對于點集{pnt_c}_z0_d中滿足對應的理論測量點位于z0截面上的任意某一中間點pnt_c_i，所述點pnt_c_i與其前序兩點pnt_c_i-2、pnt_c_i-1所擬合的平面為plan_i-1，所述點pnt_c_i與其后續兩點pnt_c_i+1、pnt_c_i+2所擬合的平面為plan_i，所述點pnt_c_i的法向量由平面plan_i-1和平面plan_i的法線按向量合成獲得；對于點集{pnt_c}_z0_d中滿足對應的理論測量點位于z0截面上的最后一個點pnt_c_n，所述點pnt_c_n的法向量由該點本身及其前序兩點pnt_c_n-1和pnt_c_n-2三個點所擬合的平面法線確定。

13、根據本發明的一個實施例，所述步驟s5包括如下步驟：s51、將葉片理論模型上點的理論法向量替代為所述歸一化后的實測法向量；s52、對于任意一點pnt(x,y,z)及該點歸一化后的實測法向量v(i,j,k)，給定半徑值r，計算補償后的點pnt_v(x+r*i，y+r*j，z+r*k)；s53、對各測量截面上實測球心坐標進行半徑補償計算，輸出補償后的實際葉片葉型的測量點坐標。

14、本發明的積極進步效果在于：

15、本發明基于實測葉型法線修正的葉片葉型掃描方法至少具備如下優勢：

16、一、提出了一種以葉片葉型待測截面為中心沿三角波形的掃描策略，改進了現有葉片葉型等截面掃描方式。

17、二、基于所提出的掃描策略，給出了一種葉片葉型真實法線的近似計算方法。

18、三、該掃描方法僅沿著等截面掃描一次，在保證測量效率的情況下，較傳統等截面法獲得了貼近真實的法線，降低了余弦誤差，提高了測球半徑補償精度。