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1、渦輪葉片的曲面重構(gòu)及誤差分析徐世勇，周軍(河海大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，江蘇常州213022)SurfaceReconstructionandErrorAnalysisofTurbineBladesxuShiyong，ZHOUJan(CollegeofMechanicalandElectricalEngineering，HohaiUniversity，Changzhou213022，China)摘要：由于渦輪葉片多為扭曲的變截面曲面，關(guān)鍵問題，因此，葉片檢測(cè)是葉片加工技術(shù)中的重形狀復(fù)雜，傳統(tǒng)測(cè)量方法難以滿足要求。提出采用要內(nèi)容。在葉片制造工作中葉片檢測(cè)的工作量占激光
2、掃描測(cè)頭搭載在多自由度機(jī)械手上的方式，獲相當(dāng)大的比例，葉片型面誤差檢測(cè)具有形狀復(fù)雜、得葉片型面幾何數(shù)據(jù)，并利用逆向工程軟件Im-工作量大、技術(shù)條件和尺寸精度要求嚴(yán)格的特點(diǎn)。ageware，對(duì)葉片曲面點(diǎn)云重構(gòu)得到CAD模型，以為精確高效地檢測(cè)葉片型面誤差，提出利用激光檢便于葉片各參數(shù)的分析檢測(cè)。實(shí)驗(yàn)表明，該方法可測(cè)的途徑獲得葉片表面點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)，并通過專業(yè)的對(duì)葉片作一般性的精度檢測(cè)與分析。逆向工程技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，對(duì)葉片逆向造型得到關(guān)鍵詞：渦輪葉片；點(diǎn)云數(shù)據(jù)；逆向工程；Im-其cAD模型。ageware；曲面重構(gòu)逆向工程(RE)又稱之為反求工程、反向工程中圖分類
3、號(hào)：TH128等，它起源于精密測(cè)量和質(zhì)量檢測(cè)，是設(shè)計(jì)下游向文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A設(shè)計(jì)上游反饋信息的回路。廣義的逆向工程是吸文章編號(hào)：1001—2257(2014)10—0021一O3收先進(jìn)技術(shù)的一系列工作方法的技術(shù)組合，是一門Abstract：Astheturbinebladesaremostly跨學(xué)科、跨專業(yè)的復(fù)雜系統(tǒng)工程。目前，關(guān)于逆向distortedtaperedsurfacesofcomplexshape，tradi—工程的研究主要集中在實(shí)物的逆向重構(gòu)上，即產(chǎn)品tionalmeasurementmethodsaredifficulttomeet實(shí)物的CAD
4、模型重構(gòu)和最終產(chǎn)品的制作方面，稱therequirements．WeproposedtheuseofMulti—為“實(shí)物逆向工程”。隨著現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)的發(fā)展，快DOFmanipulatorequippedwithalaserscanning速、精確地獲取實(shí)物的幾何信息已變成現(xiàn)實(shí)[1]。通probetoobtainbladesurfacegeometrydata，and過采用先進(jìn)的激光掃描設(shè)備，可以快速獲取葉片型useImagewarethereverseengineeringsoftwareto面的三維坐標(biāo)值，并對(duì)葉片點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行三維重processingth
5、epointcloud，surfacereconstruction構(gòu)，最終與理論CAD模型進(jìn)行比較，得到相關(guān)誤差ofthebladetogetCADmodelinordertoanalyze并分析。anddetecttheparametersoftheblade．Experi—1葉片型面數(shù)據(jù)采集mentsshowthatthemethodisfeasible，thebladescanbeaccuratelydetectedandanalyzedingenera1．渦輪葉片扭曲型面復(fù)雜，扭曲角度大，隨著對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)高性能要求的提高，渦輪葉片尺寸精度Keywor
6、ds：turbineblade；pointcloud；reverseengineering；Imageware；surfacereconstruction的檢測(cè)要求也隨之提高。采用搭載于工業(yè)機(jī)器人上的激光掃描測(cè)頭，完成對(duì)復(fù)雜扭曲葉片型面幾何數(shù)據(jù)高效率、高精度的測(cè)量采集。該采集方法具有0引言以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：a．利用多自由度機(jī)械手，可以便捷地實(shí)現(xiàn)對(duì)葉渦輪葉片是關(guān)系到發(fā)動(dòng)機(jī)性能和安全的高負(fù)片的全方位、多角度的定位，且速度快、運(yùn)動(dòng)靈活和荷零件，嚴(yán)格控制葉片的制造質(zhì)量是葉片加工中的精度較高。收稿日期：2014—05—28b．激光掃描測(cè)頭測(cè)量速度快、精度高，不必碰《機(jī)械與
7、電子>2014(10)·2】·輪Ⅱ¨{‘的曲面構(gòu)及誤觸葉片表面而造成葉片表面損傷。面，曲率變化較大，測(cè)量數(shù)據(jù)點(diǎn)均布且較密集，因c．采用線掃描方式，1次檢測(cè)可得到上萬個(gè)數(shù)此，需要進(jìn)行數(shù)據(jù)精簡(jiǎn)。Imageware的弦偏差采樣據(jù)點(diǎn)。命令是從形狀的角度去考慮，在形狀變化較大的d．測(cè)量精度可達(dá)到0．02mm。地方保留更多的點(diǎn)，在形狀變化較小的區(qū)域內(nèi)保葉片測(cè)舒點(diǎn)云數(shù)據(jù)如圖l所示、留更少的點(diǎn)。因此，采用弦偏差采樣的方式精簡(jiǎn)數(shù)據(jù)。其原理如圖3所示：連接檢查點(diǎn)前后兩點(diǎn)，1灞l‘計(jì)算P到弦的距離，同樣如果lje1}≥[s]，[e]為給定的允差，則認(rèn)為P是壞點(diǎn)，應(yīng)以剔除。采用1Ⅱ
8、1‘片點(diǎn)云數(shù)據(jù)這種數(shù)據(jù)精簡(jiǎn)方法，可以有效地在葉身曲率
