辊轧叶片型面配准和定位设计方法
【专利摘要】本发明公开了一种辊轧叶片型面配准和定位设计方法，用于解决现有方法型面配准精度差的技术问题。技术方案是通过建立构件测绘的点集合和搜索配准点集合，建立配准模型并开发程序进行配准，对配准结果进行评价并剔除极差点，使用迭代算法进行匹配并建立映射关系，基于模型基准点和映射关系建立叶片基准。可拓展用于异形无余量型面之间匹配及定位，提高了型面配准的精度。
【专利说明】結礼叶片型面配准和定位设计方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种親社叶片型面配准和定位设计方法。
【背景技术】
[0002] 叶片親社精确成形技术是一种先进的叶片加工方法，W其生产效率高，尺寸精度 高，组织性能好等优点，已成为航空发动机小叶片的重要加工方法。親社叶片社制成型后， 需要对其进行前后缘和叶尖叶根进行加工。在此之前，需要对其进行检测评估，并定位获得 加工基准。传统的方法还是基于尺寸传递，进行线切割并谢工抛光完成前后缘圆滑转接，精 度低且劳动量大。
[0003] 文献"复杂曲面测量数据的位姿配准方法，机械设计与研究，2011年8月，第27卷 第4期，54-57"公开了一种基于微分进化算法的曲面精配准方法。该方法仅利用测量数据 中H个特征点计算初始变换矩阵，融合最小二乘法和最小条件原则构造目标函数，简化了 配准计算过程。然而在曲面测量过程中，难W满足测量点与匹配点之间一一对应关系，且误 差导致侧头难W按照几何设定测量路径进行测量。并且未提出合理有效的空间定位方式， 缺乏配准目的性。
【发明内容】
[0004] 为了克服现有方法型面配准精度差的不足，本发明提供一种親社叶片型面配准和 定位设计方法。该方法通过建立构件测绘的点集合和搜索配准点集合，建立配准模型并开 发程序进行配准，对配准结果进行评价并剔除极差点，使用迭代算法进行匹配并建立映射 关系，基于模型基准点和映射关系建立叶片基准。可拓展用于异形无余量型面之间匹配及 定位，可W提高型面配准的精度。
[0005] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是；一种親社叶片型面配准和定位设计 方法，其特点是采用W下步骤：
[0006] 步骤1 ;启动H维建模软件UG NX7. 0,导入叶片设计工艺模型，对其叶背曲面进行 点离散，建立搜索点集1，建立基准点集，W绝对坐标系为坐标原点；
[0007] 步骤2 ;对親社成型叶片上建立定位基准，取親社叶片夹持机构上相互垂直的H 个平面为定位，交点为坐标原点，建立夹持坐标，并作为测量坐标系；
[0008] 步骤3 ;夹持親社成型叶片，在H坐标测量机上规划测量路径，并进行型面点坐标 测量，将测量点记录并建立测量点集坐标，获得配准点集2 ;
[0009] 步骤4 ;构建配准点集1的配准坐标系，提取配准点集1中H个极点Pi, P2, P3,建立 两个单位向量和通过叉乘建立--第H个向量；默 Pi ~Pi Pi ~Pi Ei =EixE)- 认向量Ei, Eg, Es为配准点集的坐标系，坐标原点为Pi ;
[0010] 步骤5 ;构建搜索点集2的配准坐标系，提取搜索点集2中H个极点屯，Q3,建立 两个单位向量马和瓦=瓦通过叉乘建立_,第H个向量；默 Es 二 E、XE; 认向量瓦点点为配准点集的坐标系，坐标原点为Qi ;
[0011] 步骤5 ;坐标系预配准；求初始转换矩阵Ri,使得A =(亩，民点';')?(与，E:，E;) 1; \ /
[001引步骤6 ;对点集和P a)进行Ri变换，使得两个集合方位相似；
[0013] 步骤7 ;使用匹配算法，开发程序按照配准模型进行配准；建立点集Q(j)在P(i) 中对应的点集合P (j);
[0014] 步骤8 ;建立点集合映射变换= 0, ? /V ;
[00巧]步骤9 ;建立映射变换R = Ri ? Rs ;
[0016] 步骤10 ;对親社叶片工艺基准坐标系进行R逆变换，获得坐标作为基准，进行新工 艺基准建立坐标系，完成叶片型面配准和定位。
[0017] 本发明的有益效果是：该方法通过建立构件测绘的点集合和搜索配准点集合，建 立配准模型并开发程序进行配准，对配准结果进行评价并剔除极差点，使用迭代算法进行 匹配并建立映射关系，基于模型基准点和映射关系建立叶片基准。可拓展用于异形无余量 型面之间匹配及定位，提高了型面配准的精度。
[0018] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作详细说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0019] 图1是本发明親社叶片型面配准和定位设计方法的流程图。
[0020] 图2是本发明方法配准过程示意图。
[0021] 图中，1-搜索点集，2-配准点集。
【具体实施方式】
[0022] 参照图1-2。本发明親社叶片型面配准和定位设计方法具体步骤如下：
[0023] 步骤1 ;启动H维建模软件UG NX7. 0,导入叶片设计工艺模型，对其叶背曲面进行 点离散，建立搜索点集1，离散间距精度与H坐标测量机相同，建立基准点集，W绝对坐标系 为坐标原点。
[0024] 步骤2 ;对親社成型叶片上建立定位基准，取親社叶片夹持机构上相互垂直的H 个平面为定位，交点为坐标原点，建立夹持坐标，并作为测量坐标系。
[0025] 步骤3 ;夹持親社成型叶片，在H坐标测量机上规划测量路径，并进行型面点坐标 测量，将测量点记录并建立测量点集坐标，获得配准点集2。
[0026] 步骤4 ;构建配准点集1的配准坐标系，提取配准点集1中H个极点Pi, P2, P3,建立 两个单位向量& 和通过叉乘建立 第H个向量。默 Pi Fi 巧价 Es 二 E\xEi 认向量Ei, Es, Es为配准点集的坐标系，坐标原点为Pi。
[0027] 步骤5 ;构建搜索点集2的配准坐标系，提取搜索点集2中H个极点屯，建立 两个单位向量与和互2 =直通过叉乘建立，吉第H个向量。默认 化一A % ~Hi ￡3 = EixEt 向量瓦瓦瓦为配准点集的坐标系，坐标原点为屯。
[002引步骤5 ;坐标系预配准。求初始转换矩阵Ri,使得巧1 =(瓦云':，岩)?(与，E:.E,) I。 \ /
[0029] 步骤6 ;对点集和P (i)进行Ri变换，使得两个集合方位相似；
[0030] 步骤7 ;使用匹配算法，开发程序按照配准模型进行配准。建立点集Q(j)在P(i) 中对应的点集合P (j)。
[0031] 步骤8 ;建立点集合映射变换= 0, ?尸,I。
[00础步骤9 ;建立映射变换R = Ri ?尺2。
[0033] 步骤10 ;对親社叶片工艺基准坐标系进行R逆变换，获得坐标作为基准，进行新工 艺基准建立坐标系，完成叶片型面配准和定位。
【权利要求】
1. 一种辊轧叶片型面配准和定位设计方法，其特征在于包括以下步骤： 步骤1 :启动三维建模软件UG NX7.0,导入叶片设计工艺模型，对其叶背曲面进行点离 散，建立搜索点集1，建立基准点集，以绝对坐标系为坐标原点； 步骤2 :对辊轧成型叶片上建立定位基准，取辊轧叶片夹持机构上相互垂直的三个平 面为定位，交点为坐标原点，建立夹持坐标，并作为测量坐标系； 步骤3 :夹持辊轧成型叶片，在三坐标测量机上规划测量路径，并进行型面点坐标测 量，将测量点记录并建立测量点集坐标，获得配准点集2 ; 步骤4 :构建配准点集1的配准坐标系，提取配准点集1中三个极点Pl，p2, p3，建立两个
'通过叉乘建立^ ^ $第三个向量；默认 E? - E\xEi 向量E1, E2, E3为配准点集的坐标系,坐标原点为P1 ; 步骤5 :构建搜索点集2的配准坐标系，提取搜索点集2中三个极点qi，q2, q3，建立两个
量HU配准点集的坐标系，坐标原点为Q1 ; ，通过叉乘建立f y $?第三个向量；默认向 Es = ￡\XE2 步骤5 :坐标系预配准；求初始转换矩阵R1,使得A 、 步骤6 :对点集和P (i)进行R1变换，使得两个集合方位相似； 步骤7 :使用匹配算法，开发程序按照配准模型进行配准；建立点集Q(j)在P(i)中对 应的点集合P (j); 步骤8 :建立点集合映射变换A = (?,. ? /，1 ; 步骤9 :建立映射变换R = R1 ? R2 ; 步骤10 :对辊轧叶片工艺基准坐标系进行R逆变换，获得坐标作为基准，进行新工艺基 准建立坐标系，完成叶片型面配准和定位。
【文档编号】G06F17/50GK104331563SQ201410623516
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年11月6日 优先权日:2014年11月6日
【发明者】汪文虎, 靳淇超, 赵德中, 解晓娜, 张艳, 熊一峰, 宋国栋, 林坤阳 申请人:西北工业大学