一种整体叶盘的测量路径生成方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及曲面测量技术领域，特别涉及一种整体叶盘的测量路径生成方法。
【背景技术】
[0002] 整体叶盘由多个叶片组成，并且每个叶片型面均为复杂自由曲面，相邻叶片间距 小且开敞性较差。为了保障测量精度、测量效率及防止在测量过程中发生干涉，需要对测量 路径的规划进行研究。由于叶片型面的设计有严格的流体动力学要求，从而测量的作业点 越多，则根据测量点重构的曲面的精度越高。但是，整体叶盘上所含的叶片数目众多且叶片 型面复杂，在检测过程中为了提高测量效率则需要减少检测点数目。综合上述两个方面，设 置测量作业点的合理采样（位置规划）是整体叶盘测量路径规划的关键问题之一。
[0003] 由于自由曲面是一种比较难定义和加工的几何要素，具有自由曲面的整体叶盘各 叶片型面存在检测困难的问题。测量点分布规划是自由曲面测量的主要内容之一，测量作 业点规划的好坏将直接影响曲面重构精度及测量效率。
[0004] 目前曲面上测量作业点位置的规划一般采用先规划线，再在规划出的线上规划点 的过程实现的。但这个方法存在以下问题：
[0005] (1)在规划线时未充分考虑到曲面的弯曲程度；
[0006] (2)在规划点时，即便采用曲线弦高差法考虑了线的弯曲程度，但也不能充分体现 线所在曲面的相邻区域内的弯曲程度。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。
[0008] 为此，本发明的目的在于提出一种整体叶盘的测量路径生成方法，该方法在获取 测量点时充分体现曲面的弯曲程度，保证采用测量点数据重构出的曲面的精度。
[0009] 为了实现上述目的，本发明的实施例提供一种整体叶盘的测量路径生成方法，所 述整体叶盘包括多个叶片，每个叶片型面为自由曲面，对于每个叶片型面执行如下步骤：
[0010] Sl:在所述叶片的曲面上，沿第一预设方向u选取一边界线r(U(]，v)，以及在所述 边界线r(u。，V)上选取初始测量点p。。；
[0011] S2:在所述边界线r(u。，V)上选取一个待测点Ptn，计算所述待测点Ptn与所述初始 测量点Pm的弦高差d，判断所述弦高差d与弦高差目标值D的差值的绝对值是否满足弦高 差条件，如果满足则将待测点？(]1设置为该边界线r(u。，V)上的测量点，以此类推，以^作 为初始测量点，重复本步骤以获取所述边界线r(u。，V)上的所有测量点pQi。；
[0012]S3 :通过所述边界线r(u。，v)上的每个测量点P(]i。在所述曲面沿第二预设方向V生成多条曲线r(u,vi(j);
[0013]S4 :依据所述弦高差条件，在每条曲线r(u，Vl。）上分别选取对应的测量点队卜1; [0014]S5 :通过测量点pvi,i拟合一条空间曲线L,，并将所述空间曲线1^投影的所述曲面 上；
[0015] S6 :依据所述弦高差条件，在所述空间曲线L,选取多个测量点p,i];
[0016] S7 :分别通过每个所述测量点pi沿所述第二预设方向V生成多条曲线vi
[0017] S8 :依据所述弦高差条件，在每条所述曲线vi,上选取测量点pvi,，
[0018] 重复步骤S4至S8直至获取整个叶片的曲面上的测量点。
[0019] 在本发明的一个实施例中，在步骤S2中，所述判断弦高差d与弦高差目标值D的 差值是否满足预设条件，包括如下步骤：
[0020] S21 :计算弦高差d与弦高差目标值D的差值的绝对值e，其中，e= |d-D| ;
[0021] S22 :将所述差值的绝对值e与第一阈值ei和第二阈值e2进行比较；
[0022] S23 :如果eAe彡e2，则判断满足弦高差条件，设置所述Ptn为该边界线 r(u。，V)上的测量点。
[0023] 在本发明的另一个实施例中，在所述步骤S22之后，如果e<ei，执行步骤S24， 调整所述待测点^的位置，PM' =PM+AP，根据调整后的P(]1'返回步骤S21，直至调整后 PM'与初始测量点Pim的弦高差的绝对值满足弦高差条件。
[0024] 在本发明的又一个实施例中，在所述步骤S22之后，如果e>e2，执行步骤S25， 调整所述待测点^的位置，PM' =Pc1-Ap,根据调整后的P(]1'返回步骤S21，直至调整后 PM'与初始测量点Pim的弦高差的绝对值满足弦高差条件。
[0025] 在本发明的再一个实施例中，在所述步骤S8之后，还包括如下步骤：
[0026] 在获取每个叶片的曲面上的测量点之后，设置每个测量点的测量顺序；
[0027] 根据每个测量点的位置、姿态和测量顺序生成该叶片的测量路径。
[0028] 根据本发明实施例的整体叶盘的测量路径生成方法，基于曲面的UV曲线、测地线 和曲面弦高差，实现了根据曲面弯曲程度获取测量点和测量路径。本发明通过引入曲面弦 高差的判断条件，在获取测量点时充分体现曲面的弯曲程度，保证采用测量点数据重构出 的曲面的精度，从而实现了根据曲面弯曲程度取测量点的过程。这种方法较传统的在曲面 上均匀采样点或者在曲面上先均匀采样线后根据曲率在线上取点的方法，具有更高的测量 效率和精度。本发明可以实现对整体叶盘的有效测量，保证测量精度，并且在测量过程中不 会发生干涉问题。
[0029] 本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变 得明显，或通过本发明的实践了解到。
【附图说明】
[0030] 本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变 得明显和容易理解，其中：
[0031] 图1为根据本发明实施例的整体叶盘的测量路径生成方法的流程图；
[0032] 图2为根据本发明实施例的测地线的示意图；
[0033] 图3为根据本发明实施例的曲面弦高差的示意图；
[0034] 图4为根据本发明实施例的弦高差条件判断流程图。
[0035] 图5为根据本发明实施例的步骤S2获取的测量点的位置示意图；
[0036] 图6为根据本发明实施例的整个叶片的曲面上的测量点的位置示意图；
[0037] 图7为根据本发明实施例的测量作业路径生成过程示意图。
【具体实施方式】
[0038] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终 相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附 图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0039] 整体叶盘包括多个叶片，每个叶片型面为自由曲面。本发明提供整体叶盘的测量 路径生成方法就是对每个叶片的测量点及测量路径进行规划的方法。本发明基于曲面的UV 曲线、测地线和曲面弦高差，实现了根据曲面弯曲程度获取测量点的方法。即，本发明对每 个叶片型面执行图1所示步骤，从而获取整个叶盘的测量点。
[0040] 如图1所示，本发明实施例的整体叶盘的测量路径生成方法，包括如下步骤：
[0041] 首先，设本发明的测量过程沿曲面的u方向进行。
[0042] 步骤S1，在叶片的曲面S上，沿第一预设方向u选取一条边界线r(u。，V)，在该边 界线r(u。，V)上选取初始测量点p。。。
[0043] 步骤S2,在边界线r(u。，V)上选取一个待测点Ptn，分别计算每个待测点Ptn与初始 测量点Pm的弦高差d，判断弦高差d与弦高差目标值D的差值的绝对值是否满足弦高差条 件，如果满足则将待测点Pm设置为边界线r(u。，V)上的测量点。
[0044] 在详细描述本步骤之前，首先对涉及到的测地线和弦高差两个概念进行说明。
[0045] ⑴测地线
[0046] 测地线又称大地线或短程线，可以定义为空间中两点的局域最短或最长路径。测 地线是曲面上极其重要的一类曲线。如图2所示，在曲面S上任意给定两点P、Q。可知的 是，在曲面S上通过点P和点Q的曲线会有无数条，将局部范围内长度最短的那条曲线称为 曲面S上过点P和点Q的测地线。测地线的弯曲程度能够反映这两点间曲面的弯曲程度。
[0047] (2)曲面弦高差
[0048] 如图3所示，设P、Q是曲面S上的任意两点。根据曲面测地线的定义，可知在曲面 上过P、Q两点有唯一一条测地线。同时，过P、Q点有一直线，将测地线上各个点与这条直线 的最大距离称为P、Q两点的曲面弦高差。
[0049] 下面参考图4对步骤S2进行说明。
[0050] 将步骤Sl中在r(u。，V)上的一端任取的点p。。作为初始测量作业点，在边界线 r(u0,V)上选取一个待测点p01，分另Iji十算待测点p01与初始测量点p00的弓玄高差d〇
[0051 ] 在本步骤中，判断弦高差d与弦高差目标值D的差值是否满足预设条件，包括如下 步骤：
[0052] 步骤S21，计算弦高差d与弦高差目标值D的差值的绝对值e，其中，e= |d-D|。
[0053] 步骤S22,