随着现代航空工业的发展,对发动机的技术性能要求越来越高,发动机叶片的几何形状和制造质量直接影响到发动机的使用性能及寿命。目前叶片检测的方法主要有手工靠模测量法、接触式叶片测量法和非接触式叶片测量法三种。手工靠模测量法效率低、精度较差、检测成本高。接触式叶片测量法测量精度和效率均有所提高,但接触式测头易划伤叶片表面,影响表面质量;而且测量中存在接触应力使得小而薄的叶片易发生形变。 与接触式测量相比,非接触式测量具有分辨率高、测量范围较大;实现零接触测量,没有测量力和摩擦,可方便地测量软质和易变形物体表面;测量速度快、采样频率高,可以密集地对产品表面进行测量,形成所谓的“点云”数据;从根本上解决了接触式测量所产生的各种缺陷。 三坐标测量原理是:将被测物体置于三坐标测量机(CMM)的测量空间,可获得被测物体上各测量点的坐标位置,根据这些点的空间坐标值,经过数学运算,求出被测物体的几何尺寸、形状和位置。 为了准确、高效地检测叶片型面的质量是否合格,本文以研制发动机压气机叶片型面四坐标激光非接触式测量机为目的,综合运用激光测量、精密机械以及高效的软件和先进的NURBS曲面构造方法等技术,成功研制出叶片测量样机。 论文的主要内容和结论: (1) 通过实验获取叶片型面测量点的数据,并根据叶片测量的实际情况,对叶片型面测量的路径规划进行了优化。 (2) 对原始测量数据预处理。采用统计方法剔除粗大误差、消减冗余数据和插补残缺数据。 (3) 采用了基于NURBS的叶片型面造型技术,绘制理论和被测叶片截面曲线,并绘制叶片截面公差带曲线,计算超差数据点,并对叶片三维曲面重构。应用NURBS技术,提高了对自由曲面造型的精度。 (4) 对被测叶片模型进行参数辨识,根据图纸技术要求,提取必要参数,判定叶片是否合格。 (5) 分析了测量机的误差种类和产生原因,建立了测量机准刚体模型,并对结构误差进行必要补偿。 叶片型面四坐标激光非接触式测量样机的研制成功,对非接触式叶片检测技术具有重要的指导意义。