[发明专利]一种水轮机活动导叶曲面测点的坐标标定系统

说明书

本申请涉及水轮机技术领域，提供一种水轮机活动导叶曲面测点的坐标标定系统，用以解决活动导叶某一点的坐标位置的标注和数值显示。本申请首先根据获取的原始数据进行离线仿真，拟合出翼型瓣体剖面的上下曲面方程模型；然后采用超声波传感器实时自动测量出上下曲面中任一点的X轴距离和Z轴距离，并根据拟合出的上下曲面方程模型，自动计算出Y轴距离，从而获得翼型瓣体上任一点的三维坐标值(x,y,z)，实现复杂曲面的精确定位。本申请计算出的坐标值还可以在电气设备界面上自动、实时展示。本申请能够快速、高效地计算活动导叶曲面某一点的坐标位置，且测量精度高，能有效避免人工测量的读取误差。

技术领域

本申请涉及水轮机技术领域，尤其涉及一种水轮机活动导叶曲面测点的坐标标定系统。

背景技术

许多大型工件诸如大型水轮机叶片、船舶螺旋桨叶片等均设计为复杂曲面，由于叶片体积大，重量也大，且此类大型公建需由多个叶片统一装配组合成型才能投入使用，故而安装后的叶片不便于拆卸，那么如果导叶上某个位置出现缺陷，由于叶片呈复杂的曲面，如何能够向厂家或者供应商及时且准确地反馈缺陷的具体位置，一直是本领域技术人员在不断探索和研究的方向。

目前，国内对曲面的定位方法，依然大多依靠人工测量来完成，即通过使用尺子测量出X、Y、Z三者的相对位置，用笔记录下来，然后输入计算机或其他控制器内，经过转化计算，从而获得缺陷的精确定位。可见，上述定位方法存在效率低下、人为误差大及测量精度较低的问题。

在工业自动化控制领域，位置的测量和数值反馈在一维或规则的二维平面较为成熟，主要采用传感器进行在一维或规则的二维平面的位置测量、位置标定以及展示，但对于复杂的三维曲面上某一点的位置标定就极其困难。而水力发电行业中，水轮机活动导叶大多为不规则的曲面立体图形，截面为翼型，瓣体为弧形，具体形态参见图1至图3。由图上可知，水轮机活动导叶主要由下轴颈1、翼型瓣体2、中轴颈3及上轴颈4三部分组成，其中翼型瓣体2正面迎向水流的叶面为迎水面，不直接面对水流的叶面称为背水面，若以轴心为原点，建立翼型瓣体纵剖面的XY坐标系，那么将轴心以上的翼型瓣体的外部弧度形成的曲面定义为上曲面，轴心以下的翼型瓣体的外部弧度形成的曲面定义为下曲面。上述特有形状决定了难以精准确定导叶上某一点的具体坐标，而且呈复杂曲面的翼型瓣体上的坐标定位最为复杂。因此，是否能够专门设计一套设备，对翼型瓣体上某一变动点的具体位置进行快速且准确的标注和展示，是目前亟需解决的技术问题。

发明内容

为了克服现有技术的不足，解决现有技术中水轮机活动导叶曲面测点坐标标定效率低下、人为误差大及测量精度较低的问题，本申请旨在提供一种水轮机活动导叶曲面测点的坐标标定系统，通过对水轮机活动导叶不同位置的曲面进行离散点的坐标确定，然后进行方程拟合，拟合的方程系数在电气监测设备上可设置，以此来确定活动导叶上任意点的精确位置。

为了实现上述目的，本申请提供一种水轮机活动导叶曲面测点的坐标标定系统，具体包括：处理器和定位装置，所述定位装置包括控制器和传感器，所述传感器设置于水轮机活动导叶曲面上的任一待测点处，用于测量所述待测点的X轴数据和Z轴数据，并将所述X轴数据和所述Z轴数据发送至所述控制器；所述处理器被配制执行以下步骤：

获取翼型瓣体纵剖面的数据边界。

根据所述数据边界，获得翼型瓣体纵剖面的上曲面离散点图和下曲面离散点图。

根据所述上曲面离散点图和所述下曲面离散点图，进行多项式拟合，获得上曲面拟合模型和下曲面拟合模型。

所述控制器被配制执行以下步骤：

获取所述X轴数据和所述Z轴数据。

根据所述X轴数据、所述上曲面拟合模型和所述下曲面拟合模型，获得与所述X轴数据对应的Y轴数据。

根据所述X轴数据、所述Y轴数据和所述Z轴数据，对所述任一待测点进行精确定位，获得精确目标位置。