葉片作為渦輪機、燃汽輪機、航空發(fā)動機等設備的重要零件，其表面質量與形狀精度對整機性能的影響不容忽視，葉片型面數(shù)據(jù)的高效、精確測量是提高葉片加工質量，保證整機工作性能和使用壽命的關鍵性技術。葉片型面測量技術及其誤差分析與補償?shù)难芯浚⻊沼诟咝阅軓碗s曲面的制造和檢測，對我國航空航天和機械制造業(yè)的發(fā)展具有重要意義。 葉片型面數(shù)據(jù)的獲取主要有接觸式與非接觸式兩種方法，從自由曲面檢測技術的發(fā)展趨勢上看，兼顧效率和精度、多自由度組合的非接觸式測量系統(tǒng)將是葉片類零件檢測的重點研究方向。本文以非接觸式測量系統(tǒng)為載體，以葉片型面為研究對象，提出局部等步長、等時長和特征點三種切片式數(shù)據(jù)獲取方法，開發(fā)智能化測量系統(tǒng)，設計程序界面，實現(xiàn)復雜曲面的智能和高效測量。 綜合局部等步長法的高精度、良好的邊緣檢測效果和等時長法的高效率優(yōu)勢，提出一種按提取特征點進行測量的葉片型面數(shù)據(jù)快速獲取的新方法。特征點的提取基于數(shù)據(jù)壓縮理論，在獲取理論模型點云數(shù)據(jù)的基礎上，利用多邊形逼近算法中的改進直線夾角法實現(xiàn)。提取后的特征點在曲率較大的進氣端和出氣端分布較多，在曲率較小的葉盆葉背部位分布較少，提取誤差由離散點B樣條擬合曲線與理論曲線間的Hausdorff距離給出。 將累積弦長參數(shù)化和投影最近點思想引入到相似度理論，簡化離散點云數(shù)據(jù)和自由曲線之間的Hausdorff距離計算，提供實驗誤差評定的理論基礎。分析葉片構型特點，，開展葉片型面測量實驗，對獲取的點云數(shù)據(jù)坐標變換和數(shù)據(jù)處理，得到封裝的測量模型，并對比分析三種方法的測量結果。以局部等步長實驗為基礎，對比激光掃描實驗研究不同采樣單元對測量結果的影響，實驗表明三種方法的實測誤差均高于一般的非接觸掃描式方法，其中特征點法在測量精度和效率的綜合性指標上表現(xiàn)良好，實測誤差在十微米級別。 分析葉片型面非接觸式測量系統(tǒng)的誤差影響因素，尋找對系統(tǒng)誤差影響較大的幾項誤差。分析結果表明，機床運動誤差、工件表面顏色和傾斜角誤差為幾個顯著的影響因素。根據(jù)多體動力學理論研究硬件系統(tǒng)間的拓撲關系，構建坐標機運動誤差模型，基于郎伯定律構建激光測頭光學誤差模型，研究被測物表面傾角對光能質心位置和接收光功率的影響。通過實驗分析被測物表面顏色和傾斜角引起的系統(tǒng)測量誤差，研究誤差分布規(guī)律并建立誤差補償函數(shù)，最后利用標準陶瓷球測量實驗進行驗證。

【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG806
【目錄】：

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