基于Surfacer叶片型面检测模块的开发

论文摘要

传统的检测方法检测复杂曲面零件,检测难度大、周期长,而且检测精度不高。汽轮机叶片型面是一个复杂的自由曲面,其加工和检测一直是叶片生产中的重点和难点,而当前对大型、复杂叶片的需求越来越多,现有的传统检测技术已经成为叶片生产中的一个瓶颈。随着计算机技术、检测技术以及图形学等学科的发展,逆向工程技术得到了广泛的应用,其中三维扫描测量技术也蓬勃发展起来。本文在研究有关逆向工程技术的基础上,提出了基于逆向工程的叶片型面质量检测方法,实现对叶片检测的数字化、可视化和自动化,并试图解决传统叶片检具的精度低、误差大,以及采用CMM测量的耗时长、检测难和成本高的问题。采用三维激光测量设备对叶片进行检测存在着测量数据庞大、测量杂点过多以及测量数据与模型坐标位置不同等问题。本文首先研究现有的激光测量设备数据采集的原理、方法及特点和现有的数据处理方法,综合运用各种数据处理方法,实现快速、高效地处理叶片的测量数据;其次,对现有叶片加工、检测的分析与研究,采用叶片的基准特征来实现测量数据与设计模型的对齐工作,解决了叶片误差分析的前提条件;最后,对叶片的测量数据与设计模型的比较分析,计算测量数据点到叶片模型的距离来反映叶片的加工质量,实现了对叶片任一截面型线的误差分析。论文最后以一个典型的汽轮机叶片零件为例,验证了本文提出的方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 叶片型面检测技术研究现状
• 1.3 本课题主要研究内容
• 第二章 叶片数据采集方法
• 2.1 叶片测量方法现状
• 2.2 实体数字化测量方法及应用
• 2.2.1 接触式数字采集方法
• 2.2.2 非接触式数字采集方法
• 2.2.3 3D 扫描测量在质量检测中应用简介
• 2.2.4 激光测量设备简介
• 2.3 激光扫描质量检测的误差分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 叶片测量数据处理
• 3.1 噪声点及异常点的处理
• 3.2 测量数据精简算法
• 3.2.1 均匀网格法
• 3.2.2 四叉树栅格数据精简
• 3.2.3 Surfacer 中的数据简化功能
• 3.3 叶片测量数据处理具体实现
• 3.4 本章小结
• 第四章 叶片数据-模型对齐方法
• 4.1 SURFACER 中使用的对齐方法
• 4.1.1 Surfacer 中对齐基准特征
• 4.1.2 Surfacer 中对齐方法
• 4.2 叶片基准对齐
• 4.2.1 基准的建立和体现
• 4.2.2 三维刚体变换原理
• 4.2.3 最小二乘法定位
• 4.2.4 使用方法简介
• 4.3 本章小结
• 第五章 叶片型面检测
• 5.1 叶身型面检测
• 5.1.1 叶身实际轴线求取
• 5.1.2 叶身分析
• 5.2 叶片型线分析
• 5.2.1 型线误差
• 5.2.2 叶片型线误差计算
• 5.2.3 相关尺寸的检测
• 5.3 检测比较
• 5.4 叶片型面分析报告
• 5.5 本章小结
• 第六章 Surfacer 叶片型面检测模块开发
• 6.1 Surfacer 二次开发技术
• 6.1.1 内嵌模式
• 6.1.2 外部模式
• 6.1.3 Scoll 语言的特点
• 6.1.4 Scoll 语言的编程环境
• 6.1.5 OA 开发环境
• 6.1.6 Surfacer 用户界面设计
• 6.1.7 Scoll 对话框函数
• 6.2 叶片检测模块的开发
• 6.2.1 叶片检测系统的需求
• 6.2.2 叶片检测系统的目的
• 6.2.3 叶片检测模块的原则
• 6.2.4 软件平台的选取
• 6.2.5 叶片检查模块的功能模块
• 6.3 软件编制
• 6.3.1 Surfacer10.5 系统的硬件与软件要求
• 6.3.2 叶片检测系统的运行流程
• 6.3.3 叶片检测模块软件编制
• 6.3.4 叶片检测报告输出
• 6.4 本章小结
• 第七章 叶片数字化检测系统及实例应用
• 7.1 原型系统的构成
• 7.2 应用实例
• 7.3 本章小结
• 第八章 结论与展望
• 8.1 研究工作总结
• 8.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文