基于光学扫描的叶片截面测量技术研究

航空发动机叶片型面数据的快速精确获取是提高叶片加工质量、保证整机工作性能和使用寿命的关键环节。为实现叶片等空间复杂曲面零件的几何形状和尺寸信息的高精、高效测量,基于非接触式的光学扫描测量系统,开展了其在叶片截面参数检测中的应用研究。该光学扫描测量系统以传统的三坐标测量机为系统平台,配备基于环形激光三角法测量原理的新型激光扫描测头,结合专用的叶片测量软件,实现叶身指定截面的几何参数测量与评价,因而可以作为一个技术领先的用于快速精确测量叶片和质量控制的解决方案。为验证该光学扫描测量系统在叶片型面扫描测量中的应用效果,以一个大扭曲风扇叶片作为被测对象,对其5个截面进行扫描测量,通过模型匹配获得了该叶片的每个截面上的轮廓度误差、形心位置度误差和弦线转角误差等,充分体现出了该测量系统的有效性和实用性。     

叶片型面数控加工精度与测量误差分析

五坐标数控加工中心在航空发动机叶片生产现场的大量应用,使叶片型面误差得到有效控制,同时,也对叶片型面测量方法提出了更高要求,本文从分析、计算五坐标数控加工叶片型面误差入手,论述生产现场使用叶片样板和测具测量型面误差时存在的问题。     

基于CMM的薄壁叶片型线测量点分区域采样规划方法

薄壁叶片具有型面复杂,刚性差,加工误差大且分布不均匀的特点。传统的测量点采样规划方法只考虑了薄壁叶片的几何特征,而忽略了其加工误差的分布情况。这直接导致叶片型线重要形状信息丢失,更造成有限测量资源的浪费,限制三坐标测量机精密、高效测量性能的发挥。针对以上问题,提出一种测量点分区域采样规划方法。在测量点采样过程中,既利用叶片型线的几何特征,又兼顾叶片加工误差的分布情况。首先,根据薄壁叶片的特点,提出测量点采样规划的原则;然后,基于所提出的原则,依次从测量区域划分和测量点计算两方面,对测量点分区域采样规划方法进行研究;最后,在实际叶片上,对所提出的方法进行试验验证和对比分析。结果表明,所提方法在满足薄壁叶片几何特征的同时,更加适应其加工误差的分布情况,并且能够提高测量效率和精度。     

考虑区域公差约束的叶片几何形状分析方法

机床误差与加工误差易造成叶片型面位置整体偏离叶片基准,若采用基于叶片基准测量的传统六点定位法会造成叶片实际测量截面线不同于理论截面线,同时带来法矢补偿误差。因此在六点定位基础上提出基于叶片特征线测量的精确定位方法以得到较优的测量基准,以此基准进行叶片测量并将所得数据再近似转化为原始六点定位坐标系下的数据用于叶片评价。考虑叶片叶身与边缘区域设计公差不一致,运用奇异值分解法与遗传算法相结合进行最优化匹配求解以使超差点数最小,最终得到叶片各参数用于几何形状评价。利用测量试验验证了该方法的正确性与有效性。     

航空发动机叶片型面测量方法评述

叶片的型面质量是影响发动机性能的一个重要因素。基于叶片型面测量的重要性,本文对现行的检测方法进行了分类总结,比较完整地评述了其适用情况、测量精度、测量能力及局限性等,针对未来叶片的发展,提出了叶片型面测量技术的发展趋势。     

复合材料宽弦风扇叶片模态仿真分析

针对复合材料宽弦风扇叶片,以铺层结构设计信息为基准建立了1种有限元建模方法,对某型复合材料风扇叶片模型进行了固有频率与模态振型的数值仿真计算,并采用激光测振仪对该风扇叶片的固有频率进行了试验测量。将试验测量与数值仿真结果进行对比分析,前3阶固有频率的误差在5%以内,第4阶固有频率的误差为6.6%。结果表明:该有限元建模方法建立的复合材料风扇叶片模型与实际叶片较吻合,基本满足工程分析要求,可以为复合材料风扇叶片的优化设计提供参考。     

基于五轴测量技术的整体叶环快速检测方法研究

针对航空发动机整体叶环形状复杂、技术要求高、检测难度大等特点,本文基于五轴测量技术,搭建了测量系统,对整体叶环叶片型面进行了扫描测量方法研究,应用MODUS软件对测量点云数据进行处理与分析,实现了叶片截面轮廓误差和特征参数等的测量。通过实例测量,验证了该方法的测量效率。     

叶片型面测量的数据分析及误差评定方法

通过对三坐标测量机测量精铸叶片的种类、原理和方法进行分析,重点探讨了三坐标测量机测量扭曲叶片产生误差的原因及误差修正方法,并应用实例进行了较为详尽的论述和验证,给出了扭曲叶片检测误差修正的实现算法和评价方法。     

具有误差修正功能的叶片变预压量抛光技术

针对目前部分叶片铣削后具有较大轮廓度误差以及微小进排气边,采用力控抛光方法难以达到预定要求的状况,提出了一种利用柔性金刚石抛光轮的变预压量误差修正抛光方法。首先,利用在机快速测量装置测量获取叶片待加工余量情况,然后通过分析测量数据确定叶片抛光轨迹和抛光预压量,从而达到对抛光去除量大小的控制,实现叶片型面自适应抛光的结果。最后,利用常规3轴机床对某型号叶片进行了包含叶根过渡圆弧的全型面抛光试验,试验结果表明,用该方法抛光后,叶片型面轮廓度由抛光前的0.02~0.12mm改变为–0.04~–0.005mm,余量稳定控制到了公差带内。与传统的方法相比,采用高精度超硬磨料复杂母线弹性抛光轮可以实现叶片非均匀去量,有效地改善了叶片型面轮廓度。该技术可以广泛用于中小叶片的低成本高精度抛光加工。     

三维坐标系在核电叶片检测中的选择原则和技巧

核电叶片的型线检测是核电叶片的检测关键,也是西屋公司要求必检的重要项目。本文主要介绍利用三坐标测量机对核电叶片进行检测时三维坐标系的选择原则及技巧。1　测量方法叶片型线测量是借助三坐标测量机采集零件表面上一系列有意义的空间点,然后通过数学处理,求得由这些点所组成的特定几何元素的位置及其形状。从而求得叶片型线的测量结果,而传统的办法是用样板对叶片型线进行检测。由于被测叶片型线复杂,因此制造样板的工作量和难度都很大,而且不易保管;样板的精度较低,不能真实准确地反映型线的加工精度,误差较大。2　坐标系选择原则2.1…     

涡轮叶片精铸模具陶芯定位元件逆向调整算法

针对空心涡轮叶片蜡型压制过程中陶芯定位元件补偿量难以量化问题,提出了基于蜡型壁厚测量结果的逆向解析算法.通过建立陶芯定位误差传递模型和逆向调整模型,确定了陶芯壁厚偏差与定位元件补偿量之间的映射关系.运用超声脉冲反射法对一组蜡型进行壁厚测量,根据测量结果逆向调整陶芯定位元件尺寸并重新压制蜡型进行对比分析.结果表明,该方法...     

关节臂式坐标测量机的精度分析

本文从机械、硬件、数模建立、参数测定、误差补偿等方面对影响关节臂式坐标测量机的精度因素作了较全面分析.提出了切实可行的提高精度的方法,为实现关节臂测量机的规模化市场生产提供了宝贵经验和实用方法.     

旋转惯导中加速度计尺寸效应误差分析及补偿

 对旋转调制惯导转位过程中系统精度受加速度计尺寸效应影响的问题进行了研究。通过分析尺寸效应引起惯导系统(INS)导航误差的机理,推导了尺寸效应作用下加速度测量误差与速度误差的解析表达式。根据理论分析结果,分别给出了以速度误差和加速度误差作为观测量进行尺寸参数辨识的方法,并进行了必要讨论。结合旋转惯导转位过程中的速度误差特征,选取加速度测量误差为观测量对尺寸参数进行试验标定,尺寸参数辨识精度优于1.29 mm(1σ)。在此基础上给出了尺寸效应误差补偿方法,并在不同初始方位下对补偿效果进行试验验证,结果表明,通过尺寸效应补偿可以有效提高旋转惯导转位过程中的速度精度。     

航空用磁致伸缩油量传感器的研究与设计

飞机油箱剩余油量的精确测量是项很复杂的工作。它涉及到液位测量，飞行姿态误差修正，气压和温度引起的燃油密度的变化对测量影响的修正，油箱形状和结构的不规则带来的高度一体积一质量关系的非线性等诸多因素。本文着重介绍了将磁致伸缩传感技术应用到油量测量中重要的环节——液位测量中的原理及传感器结构，应用该方法可使液位测量的精度得到很大提高，为后续误差修正和数据处理打下良好的基础。     

基于曲线拟合的飞机方向舵偏角测量误差补偿

在对飞参记录系统的方向舵偏角通道进行标校的过程中,俯仰角变化和其它非线性误差都会影响电子罗盘的测量精度。本文研究了基于曲线拟合原理建立误差补偿公式的方法,以减小方向舵偏角通道的测量误差。实验证明,这种方法可以有效地提高电子罗盘的方向舵偏角测量精度。     

基于模型大扭角叶片的三维矢量测量技术

针对接触式坐标测量机测量大扭角叶片截面存在余弦误差的问题，提出了基于模型的矢量测量方法。本文对此方法的测量精度及测量效率等方面进行论述，并通过实例验证了基于模型的矢量测量方法在精度与效率等方面优势，实现了此测量方法的工程化应用。     

Profile error compensation in precision grinding of ellipsoid optical surface

Optical glass elements with the ellipsoidal surface are used in many critical aerospace instruments, such as satellites, telescope and cameras. Their optical performance is mainly affected by profile accuracy and surface quality. In this paper, a rectangular ellipsoid surface is precisely ground on a BK7 optical glass blank by grating scanning grinding path with a three-axis CNC precision surface grinder. A profile error compensation procedure for ellipsoidal grinding is proposed based on the error analysis about the primary error sources in the XY and YZ projection planes during the grinding process. The mathematical prediction models of the wheel arc profile error, the measurement and wear error of the grinding wheel radiuses are established. By applying the proposed error compensation procedure, the profile accuracy of the ellipsoidal surface was improved from 4 μm to 2 μm in the XY plane, and improved from 15 μm to 5 μm in the YZ plane.     

强磁干扰环境下磁航向误差补偿技术研究

解决强磁环境下磁强计易受干扰的问题,能够提高微型姿态参照系统航向角测量精度。建立了磁强计误差两次补偿模型,首先采用椭圆坐标修正法对磁强计进行罗差补偿,以减小环境磁场的干扰;其次采用最小二乘拟合法对获得的磁航向角进行二次补偿,提高系统航向角测量精度。试验结果显示：系统航向角测量值的误差均方值由补偿前的3．982°降为补偿后的0．386°,精度提高近10．3倍,表明该补偿方法能够有效降低磁场环境的干扰,提高系统航向角测量精度。     

三坐标测量机几何误差补偿关键技术验证

以三坐标测量机21项误差理论为基础,分析总结测量机误差补偿技术实施过程中的关键技术,探讨该项技术的应用要点,编制误差补偿软件模块,验证坐标测量机21项误差补偿的实际效果。结果表明在正确测量和处理各项误差的基础上,21项误差补偿方法可明显提高系统精度。     

Practical compensation for nonlinear dynamic thrust measurement system

The real dynamic thrust measurement system usually tends to be nonlinear due to the complex characteristics of the rig, pipes connection, etc. For a real dynamic measuring system,the nonlinearity must be eliminated by some adequate methods. In this paper, a nonlinear model of dynamic thrust measurement system is established by using radial basis function neural network(RBF-NN), where a novel multi-step force generator is designed to stimulate the nonlinearity of the system, and a practical compensation method for the measurement system using left inverse model is proposed. Left inverse model can be considered as a perfect dynamic compensation of the dynamic thrust measurement system, and in practice, it can be approximated by RBF-NN based on least mean square(LMS) algorithms. Different weights are set for producing the multi-step force, which is the ideal input signal of the nonlinear dynamic thrust measurement system. The validity of the compensation method depends on the engine’s performance and the tolerance error0.5%, which is commonly demanded in engineering. Results from simulations and experiments show that the practical compensation using left inverse model based on RBF-NN in dynamic thrust measuring system can yield high tracking accuracy than the conventional methods.