面向扭曲叶片修复的曲面重构系统研发

论文摘要

涡轮叶片修复是再制造工程领域的一个热门课题,国内外学者对该领域已开展了较为深入的研究,但目前的研究和应用大多集中在直叶片的修复上,对扭曲叶片的修复尚缺乏有效的方法。扭曲叶片修复的难点在于叶片使用过程中的环境恶劣,常出现磨损、扭曲、崩口等缺陷,使得原CAD曲面模型不再适于精密修复加工的。针对扭曲叶片的模型重建问题,本文开展基于扭曲叶片轮廓测点的曲面重构的算法、曲面误差分析、曲面的IGES文件输出等相关技术的研究以及曲面重构系统的开发。主要研究内容包括：1)调研涡轮叶片曲面重构领域的研究现状,分析该领域当前仍存在的关键技术问题,提出面向涡轮叶片曲面修复的曲面重构方案；2)研究基于叶片轮廓测点的曲线拟合算法,以及曲线控制点反求算法。研究曲线插值法、逼近法及曲面拟合法,选取合适的拟合方法拟合叶片曲面；研究曲线控制点求取方法,为叶片的曲面模型奠定基础；3)针对叶片各轮廓层初始测量点数目不等而造成的曲面重构精度不高的问题,通过轮廓测点分段处理及曲面控制点反求算法,实现各轮廓层控制点的对应分布；运用非均匀B样条方法重构扭曲叶片的曲面模型；研究曲面的IGES文件存储方法及其与其他商用系统的兼容性；4)研究重构曲面的误差计算方法,分析重构曲面的误差大小,并与Imageware系统的误差计算结果相比较,验证该算法的正确性；5)在上述算法研究的基础上,基于Visual studio2008开发平台和OpenGL三维图形技术,开发面向扭曲叶片修复的曲面重构原型系统,并通过实例对所开发系统的功能进行验证。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• CONTENTS
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.1.1 研究背景
• 1.1.2 研究意义
• 1.2 曲面重构技术的研究现状
• 1.2.1 曲线拟合研究现状
• 1.2.2 曲面重构研究现状
• 1.2.3 复杂曲面重构领域存在的问题
• 1.3 论文研究内容及课题来源
• 第二章 叶片轮廓测点的曲线拟合与控制点求取
• 2.1 曲线拟合常用方法研究
• 2.1.1 插值法
• 2.1.2 逼近法
• 2.1.3 自由曲线曲面拟合
• 2.1.3.1 贝塞尔曲线拟合
• 2.1.3.2 B样条拟合
• 2.1.3.3 Nurbs曲线拟合
• 2.2 叶片曲线控制点的求取方法研究
• 2.2.1 基于测量点的涡轮叶片平滑迭代的控制点反求算法
• 2.2.2 基于测量点的B-spline曲线控制点盈亏修正迭代算法
• 2.2.3 两种求取控制点方法的区别
• 2.3 本章小结
• 第三章 扭曲叶片的曲面重构与IGES文件输出
• 3.1 重构扭曲叶片概述及重构叶片曲面阶次选择
• 3.2 叶片曲面轮廓层测点预处理
• 3.2.1 离散点云的提取
• 3.2.2 轮廓层测点分段处理
• 3.2.3 叶片截面测量点的对应分布
• 3.3 叶片曲面轮廓层控制点求取
• 3.4 扭曲封闭曲面二阶连续性处理
• 3.5 扭曲叶片重构实例
• 3.6 叶片曲面的IGES文件输出
• 3.6.1 IGES文件结构
• 3.6.2 叶片曲面模型的IGES文件格式生成
• 3.6.3 IGES文件生成过程和数据结构设计
• 3.6.4 IGES文件导入UG后出现的问题及解决方案
• 3.7 本章小结
• 第四章 重构曲面的误差分析
• 4.1 曲面误差描述
• 4.2 叶片曲面误差计算方法
• 4.3 误差计算方法验证
• 4.3.1 实验数据来源
• 4.3.2 本系统误差计算
• 4.3.3 Imageware误差验证
• 4.3.4 实验结果对比
• 4.4 本章小结
• 第五章 扭曲叶片曲面重构系统的开发与实例验证
• 5.1 叶片曲面重构系统的功能模块
• 5.2 叶片曲面重构系统的程序开发和系统界面
• 5.2.1 系统程序开发流程
• 5.2.2 叶片曲面重构系统界面
• 5.2.3 系统的编程实现
• 5.3 系统实例验证
• 5.4 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表论文
• 致谢