[发明专利]一种航空发动机叶片修复的自适应定位方法

说明书

本发明涉及一种航空发动机叶片修复的自适应定位方法。其包括建立散斑视觉测量系统、非接触测量得到叶片各部分点云坐标、标志点与测头中心点坐标的求取、基于标志点的叶片整体点云数据的拼接、各定位坐标系位姿关系的解算、CAM系统中建模、修复路径及待加工程序的生成，从而实现航空发动机叶片的欠定位装夹下的自适应定位方法。本发明能有效实现待修复发动机叶片在五轴加工中心的自适应定位，提高针对不同形状用处的叶片的修复加工效率和精度，降低维修费用，具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于航空部件数字化制造技术领域，特别是涉及一种航空发动机叶片修复的自适应定位方法。

背景技术

近年来，随着民用航空的飞速发展，涉及飞行安全问题引起了越来越多的关注。航空发动机叶片作为飞机发动机能源装置的关键部件之一，由于工作环境的复杂、恶劣，非常容易发生损坏。此外，航空飞行过程中发动机因吸入外来物的撞击也极易导致发动机叶片的缺损和形变，因此对机组乘客的生命财产安全造成极大的威胁。

航空发动机叶片一旦受到损伤，若直接更换叶片，则价格昂贵，成本高，因此对受损叶片进行修复是比较经济的做法。由于叶片的政治、军事敏感特性、叶片数控自动化修复的高技术要求，国内航空维修企业亟需填补这项技术空白。叶片修复的两个核心问题是“控性”和“控形”问题，“控性”主要利用增材制造(焊接、激光沉积、等离子物理气相沉积等)的方法使损坏的部位重新“生长出来”，解决好“控性”问题，就会避免修复后的叶片在修复部位出现非正常工作失效；而“控形”主要利用机械加工的方法对叶片重新“生长出来”的部位进行减材加工复形，解决好“控形”问题，就会使修复后的叶片在气动性能上接近或达到叶片损坏前的水平，对于损伤叶片的增材制造完成后的“控形”修复加工主要靠人工打磨的方式进行，其缺点是劳动强度过大，其修复过程主要取决于操作者的技术水平，效率比较低，修复质量也难以保证，受人为因素的影响比较大。由于手工打磨方式的以上缺点，航空发动机叶片自动“控形”修复便成为航空维修的一个热点，测量技术和数控技术的发展，使得基于散斑测量系统的叶片修复的自适应定位方法成为可能。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种航空发动机叶片修复的自适应定位方法。

为了达到上述目的，本发明提供的航空发动机叶片修复的自适应定位方法包括按顺序进行的下列步骤：

1)建立航空发动机叶片散斑视觉测量系统；所述的航空发动机叶片散斑视觉测量系统包括：两台工业相机、计算机系统、机床夹具平台、待测叶片、相机支架装置和同步频闪控制装置；其中：工业相机为图像采集装置，并且两台工业相机以呈夹角设置的方式固定在相机支架装置上，用于采集待测叶片的图像信息，并传送给计算机系统；计算机系统与两台工业相机相连接，用于对工业相机传送的图像信息进行处理；机床夹具平台设置在工业相机的下方，用于欠定位装夹待测叶片，并且固定装夹在五轴机床的加工平台上；同步频闪控制装置为图像采集同步控制装置，与工业相机相连接，用于实现两台工业相机的图像同步采集。

2)在机床夹具平台的表面按照设定的距离和位置粘贴三个标志点，制作表面带有黑白相间的空间散斑点的航空发动机叶片作为待测叶片并欠定位装夹在机床夹具平台，利用上述散斑视觉测量系统非接触式在机测量得到初始标志点坐标系下各部位点云的空间坐标值；

3)利用散斑视觉测量系统得到上述标志点和五轴机床测头三个位置时的中心点空间坐标值；

4)利用机床夹具平台上粘贴的三个标志点进行基于标志点的点云数据拼接；

5)分别建立机床测头坐标系以及机床坐标系，并得到初始标志点坐标系、机床测头坐标系以及机床坐标系三者之间的位姿解算关系，进而得到待测叶片整体点云数据在机床坐标系下的位置信息；

6)依据上述位姿解算关系，在CAM系统中构建模型，进而生成待测叶片的修复路径，并且生成加工程序而进行待测叶片加工修复的自适应定位。