[发明专利]叶片气膜孔加工自适应定位方法、系统、设备及存储介质

权利要求书

1.一种叶片气膜孔加工自适应定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、扫描叶片安装到夹具上的整体外形，得到扫描模型M_scan；

步骤2、利用三维ICP配准算法将理论夹具模型M_jig与扫描模型M_scan进行定位计算，得到变换矩阵T_jig，scan；

步骤3、利用三维IMLS-ICP配准算法将理论叶片模型M_part上的设计点{P_part}与扫描模型M_scan进行定位计算，得到变换矩阵T_part，scan；

步骤4、在理论夹具模型M_jig上创建理论加工坐标系MCS_idea，获得理论夹具模型M_jig到理论加工坐标系MCS_idea的变换矩阵

步骤5、将扫描模型M_scan变换到叶片设计坐标系WCS_part下，得到设计坐标系下的扫描模型利用涡轮叶片设计截面组与扫描模型求交，得到叶身截面曲线组{C_i，section}；

步骤6、利用叶身截面线特征分割算法，将叶身截面曲线组{C_i，section}的每个叶身截面曲线C_i，section分割为叶盆曲线C_i，basin、叶背曲线C_i，convex及前缘曲线C_i，lead，则叶身截面曲线组{C_i，section}分割为叶盆曲线组{C_i，basin}、叶背曲线组{C_i，convex}及前缘曲线组{C_i，lead}；

步骤7、通过在叶盆曲线组{C_i，basin}、叶背曲线组{C_i，convex}和前缘曲线组{C_i，lead}上分别放样，得到叶盆曲面S_basin、叶背曲面S_convex和前缘曲面S_lead；

步骤8、利用涡轮叶片铸造变形误差计算方法建立铸造叶片变形位移场{F(P_j，T_j)}，按照叶盆曲面S_basin、叶背曲面S_convex、前缘曲面S_lead的空间位置，将叶片变形位移场{F(P_j，T_j)}分割为叶盆对应位移场{T_j，basin}、叶背对应位移场{F_j，convex}和前缘对应位移场{F_j，lead}；

步骤9、将理论叶片模型M_part上的气膜孔组{H(p_k，l_k)}按照叶盆曲面S_basin、叶背曲面S_convex、前缘曲面S_lead的空间位置，分割为叶盆气膜孔组{H_k，basin}、叶背气膜孔组{H_k，convex}和前缘气膜孔组{H_k，lead}；

步骤10、在叶盆曲面S_basin上，分别以曲面参数(u，v)作X轴、Y轴，叶片变形位移场F中的变换矩阵T作Z轴，建立坐标系RCS_basin；然后将叶盆对应位移场{F_j，basin}变换到该坐标系下，计算叶盆气膜孔组{H_k，basin}的每个叶盆气膜孔H_k，basin的位置坐标p_k，basin在叶盆曲面S_basin上的参数(u_k，basin，v_k，basin)，则通过在坐标系RCS_basin中插值可确定每个叶盆气膜孔H_k，basin对应的变换矩阵获得叶盆气膜孔组{H_k，basin}的变换矩阵

步骤11、采用与步骤10相同的方法，分别获得叶背气膜孔组{H_k，convex}的变换矩阵和前缘气膜孔组{H_k，lead}的变换矩阵

然后通过坐标变换得到理论气膜孔H_k到扫描模型M_scan的变换矩阵

步骤12、采用在机测量方式，获取带叶片夹具安装到机床上的三个基准平面Π₁、Π₂、Π₃上的测量数据集并分别进行平面拟合，获取对应的平面参数

步骤13、按照基准平面可信度优先级，并根据步骤12获得的平面参数计算Z轴、Y轴和X轴矢量，然后根据Z轴、Y轴和X轴矢量建立机床上实际加工坐标系MCS_real，获得实际加工坐标系MCS_real与理论加工坐标系MCS_idea间的变换矩阵

步骤14、结合步骤2、步骤4、步骤11和步骤13，获得理论气膜孔H_k到机床上实际加工坐标系MCS_real的变换矩阵

步骤15、根据步骤14的变换矩阵获得机床上当前装夹姿态下的实际叶片气膜孔位置坐标和轴向矢量

其中，为旋转变换矩阵，通过获得，为平移变换矩阵。