一种叶片气膜孔测量和评价方法与流程

本发明属于几何参数测量评价领域，具体涉及一种叶片气膜孔测量和评价方法。

背景技术：

1、涡轮叶片作为航空发动机核心构件，在叶身加工了大量气膜孔(孔径约0.1mm～0.8mm、孔深达3mm以上)，利用部件内部释放的冷空气，通过微小气膜孔对流在部件表面形成薄层冷气膜，以达到隔离高温燃气流保护部件的目的。气膜孔具有孔径微小、数量多、空间角度复杂、深径比高等特点，不仅加工过程难度大、成形精度要求高，如何实现精准检测也一直是行业中的技术难题。

2、目前涡轮叶片气膜孔的测量方法主要有三种，光学三维扫描测量技术、光纤测量技术和工业ct测量技术。光学三维扫描测量技术测量速度快、测量精度高，但对于气膜孔内壁测量有限，无法得到比较完整的测量数据；光纤测量技术一般结合坐标测量机，能够实现小孔的测量，测量精度最高，但需要单孔测量、且光纤成本较高；工业ct测量技术可以通过叶片内壁断层扫描完成叶片气膜孔的测量，但测量精度不高。另外，关于气膜孔的评价方法，目前商用软件多采用人工交互式的评价方法，通过选取不同气膜孔位置的点云数据，再进行拟合和评价，评价效率不高，叶片气膜孔的设计模型相关信息参与度较低。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种叶片气膜孔测量和评价方法，能够实现叶片气膜孔的高精度测量和气膜孔几何参数的自动评价。

2、本发明的一个方面提供一种叶片气膜孔测量和评价方法，包括：

3、利用复合测量射线坐标机对叶片气膜孔进行测量，得到叶片气膜孔的测量点云数据；

4、对叶片气膜孔mbd模型文件进行解析，建立叶片气膜孔的理论设计参数表；

5、基于解析建立的叶片气膜孔理论设计参数表，对叶片气膜孔的测量点云数据进行自动分割，得到叶片中每个气膜孔的实测点云数据；

6、基于自动分割后的叶片气膜孔实测点云数据，进行气膜孔圆柱面的拟合和评价，得到气膜孔的几何参数。

7、优选地，所述复合测量射线坐标测量机包括坐标测量机和ct测量设备，所述利用复合测量射线坐标机对叶片气膜孔进行测量包括：

8、首先利用坐标测量机对叶片气膜孔的叶片表面进行测量，再利用ct测量设备对叶片气膜孔进行断层扫描测量，最后将坐标测量机和ct测量设备的测量数据进行有效融合，得到叶片气膜孔的测量点云数据。

9、优选地，所述利用坐标测量机对叶片气膜孔的叶片表面进行测量包括：借助夹具将被测叶片放置在转台上，利用坐标测量机对叶片气膜孔进行测量，并建立坐标测量机、ct测量设备、转台、夹具和被测叶片之间的精准坐标转换模型；

10、所述利用ct测量设备对叶片气膜孔进行断层扫描测量包括：利用ct测量设备对叶片气膜孔进行断层扫描测量，将得到的气膜孔ct图像进行数据转换，得到叶片气膜孔的测量点云数据；

11、所述将坐标测量机和ct测量设备的测量数据进行有效融合包括：利用所建立的精准坐标转换模型，以坐标测量机的测量数据为基准，进行坐标测量机和ct测量设备的测量数据的高精度配准对齐。

12、优选地，所述叶片气膜孔的理论设计参数表包括气膜孔的编号、尺寸、形状和位置参数。

13、优选地，所述对叶片气膜孔的测量点云数据进行自动分割，得到叶片中每个气膜孔的实测点云数据包括：

14、基于气膜孔理论设计参数表建立气膜孔的包围盒，借助包围盒信息对叶片气膜孔的测量点云数据进行粗分割；

15、通过点与气膜孔曲面点云的所属关系判别算法，完成叶片气膜孔的测量点云数据的精确分割，得到叶片中每个气膜孔的实测点云数据。

16、优选地，所述点与气膜孔曲面点云的所属关系判别算法为：通过气膜孔理论设计参数表中气膜孔的位置信息，寻找气膜孔对应的实测点云数据中的一点作为搜索种子，约束条件是邻域点到曲面的距离和点的法向量，进行气膜孔的圆柱面的点云搜素；同时对于圆柱面的边界点，采用crust算法，当种子搜素到全部边界点时，点云分割过程结束，得到圆柱面的实测点云分割结果，即为气膜孔的实测点云数据。

17、优选地，所述圆柱面拟合算法为lm拟合算法，初始值依据气膜孔理论设计参数表确定，再进行lm非线性拟合。

18、优选地，所述气膜孔的几何参数包括气膜孔的直径、圆柱度、位置度、倾斜度。

19、根据本发明上述方面的叶片气膜孔测量和评价方法，能够实现叶片气膜孔的高精度测量和气膜孔几何参数的自动评价。

技术特征：

1.一种叶片气膜孔测量和评价方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述复合测量射线坐标测量机包括坐标测量机和ct测量设备，所述利用复合测量射线坐标机对叶片气膜孔进行测量包括：

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述利用坐标测量机对叶片气膜孔的叶片表面进行测量包括：借助夹具将被测叶片放置在转台上，利用坐标测量机对叶片气膜孔进行测量，并建立坐标测量机、ct测量设备、转台、夹具和被测叶片之间的精准坐标转换模型；

4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述叶片气膜孔的理论设计参数表包括气膜孔的编号、尺寸、形状和位置参数。

5.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，所述对叶片气膜孔的测量点云数据进行自动分割，得到叶片中每个气膜孔的实测点云数据包括：

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述点与气膜孔曲面点云的所属关系判别算法为：通过气膜孔理论设计参数表中气膜孔的位置信息，寻找气膜孔对应的实测点云数据中的一点作为搜索种子，约束条件是邻域点到曲面的距离和点的法向量，进行气膜孔的圆柱面的点云搜素；同时对于圆柱面的边界点，采用crust算法，当种子搜素到全部边界点时，点云分割过程结束，得到圆柱面的实测点云分割结果，即为气膜孔的实测点云数据。

7.如权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，所述圆柱面拟合算法为lm拟合算法，初始值依据气膜孔理论设计参数表确定，再进行lm非线性拟合。

8.如权利要求1-7中任一项所述的方法，其特征在于，所述气膜孔的几何参数包括气膜孔的直径、圆柱度、位置度、倾斜度。

技术总结
本发明公开了一种叶片气膜孔测量和评价方法，包括：利用复合测量射线坐标机对叶片气膜孔进行测量，得到叶片气膜孔的测量点云数据；对叶片气膜孔MBD模型文件进行解析，建立叶片气膜孔的理论设计参数表；基于解析建立的叶片气膜孔理论设计参数表，对叶片气膜孔的测量点云数据进行自动分割，得到叶片中每个气膜孔的实测点云数据；基于自动分割后的叶片气膜孔实测点云数据，进行气膜孔圆柱面的拟合和评价，得到气膜孔的几何参数。本发明能够实现叶片气膜孔的高精度测量和气膜孔几何参数的自动评价。

技术研发人员：蔡项宇,何小妹,王一璋,马鹏谋
受保护的技术使用者：中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4