涡轮叶片的曲面重构及误差分析.pdf

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1、涡轮叶片的曲面重构及误差分析徐世勇，周军(河海大学机电工程学院，江苏常州213022)SurfaceReconstructionandErrorAnalysisofTurbineBladesxuShiyong，ZHOUJan(CollegeofMechanicalandElectricalEngineering，HohaiUniversity，Changzhou213022，China)摘要：由于涡轮叶片多为扭曲的变截面曲面，关键问题，因此，叶片检测是叶片加工技术中的重形状复杂，传统测量方法难以满足要求。提出采用要内容。在叶片制造工作中叶片检测的工作量占激光

2、扫描测头搭载在多自由度机械手上的方式，获相当大的比例，叶片型面误差检测具有形状复杂、得叶片型面几何数据，并利用逆向工程软件Im-工作量大、技术条件和尺寸精度要求严格的特点。ageware，对叶片曲面点云重构得到CAD模型，以为精确高效地检测叶片型面误差，提出利用激光检便于叶片各参数的分析检测。实验表明，该方法可测的途径获得叶片表面点坐标数据，并通过专业的对叶片作一般性的精度检测与分析。逆向工程技术进行数据处理，对叶片逆向造型得到关键词：涡轮叶片；点云数据；逆向工程；Im-其cAD模型。ageware；曲面重构逆向工程(RE)又称之为反求工程、反向工程中图分类

3、号：TH128等，它起源于精密测量和质量检测，是设计下游向文献标识码：A设计上游反馈信息的回路。广义的逆向工程是吸文章编号：1001—2257(2014)10—0021一O3收先进技术的一系列工作方法的技术组合，是一门Abstract：Astheturbinebladesaremostly跨学科、跨专业的复杂系统工程。目前，关于逆向distortedtaperedsurfacesofcomplexshape，tradi—工程的研究主要集中在实物的逆向重构上，即产品tionalmeasurementmethodsaredifficulttomeet实物的CAD

4、模型重构和最终产品的制作方面，称therequirements．WeproposedtheuseofMulti—为“实物逆向工程”。随着现代测试技术的发展，快DOFmanipulatorequippedwithalaserscanning速、精确地获取实物的几何信息已变成现实[1]。通probetoobtainbladesurfacegeometrydata，and过采用先进的激光扫描设备，可以快速获取叶片型useImagewarethereverseengineeringsoftwareto面的三维坐标值，并对叶片点云数据进行三维重processingth

5、epointcloud，surfacereconstruction构，最终与理论CAD模型进行比较，得到相关误差ofthebladetogetCADmodelinordertoanalyze并分析。anddetecttheparametersoftheblade．Experi—1叶片型面数据采集mentsshowthatthemethodisfeasible，thebladescanbeaccuratelydetectedandanalyzedingenera1．涡轮叶片扭曲型面复杂，扭曲角度大，随着对航空发动机高性能要求的提高，涡轮叶片尺寸精度Keywor

6、ds：turbineblade；pointcloud；reverseengineering；Imageware；surfacereconstruction的检测要求也随之提高。采用搭载于工业机器人上的激光扫描测头，完成对复杂扭曲叶片型面几何数据高效率、高精度的测量采集。该采集方法具有0引言以下几个优点：a．利用多自由度机械手，可以便捷地实现对叶涡轮叶片是关系到发动机性能和安全的高负片的全方位、多角度的定位，且速度快、运动灵活和荷零件，严格控制叶片的制造质量是叶片加工中的精度较高。收稿日期：2014—05—28b．激光扫描测头测量速度快、精度高，不必碰《机械与

7、电子>2014(10)·2】·轮Ⅱ¨{‘的曲面构及误触叶片表面而造成叶片表面损伤。面，曲率变化较大，测量数据点均布且较密集，因c．采用线扫描方式，1次检测可得到上万个数此，需要进行数据精简。Imageware的弦偏差采样据点。命令是从形状的角度去考虑，在形状变化较大的d．测量精度可达到0．02mm。地方保留更多的点，在形状变化较小的区域内保叶片测舒点云数据如图l所示、留更少的点。因此，采用弦偏差采样的方式精简数据。其原理如图3所示：连接检查点前后两点，1灞l‘计算P到弦的距离，同样如果lje1}≥[s]，[e]为给定的允差，则认为P是坏点，应以剔除。采用1Ⅱ

8、1‘片点云数据这种数据精简方法，可以有效地在叶身曲率