航空发动机叶片是精密零件,其几何精度和表面加工质量对航空发动机的性能有很大影响。其中叶片截面形状对空气流向有很大影响,直接关系到航空发动机所能产生的运动推力。由于航发叶片型面曲面是自由复杂空间曲面,且其精度要求较高,故几何精度很难保证。而精度一般都是通过检测手段来保证的,但目前常用的传统测量方法并不能保证测量精度,只能大致判断航发叶片截面形状是否合格。目前国内三坐标测量机及其软件系统基本都是国外进口,成本高昂,多应用于叶片抽检,无法大批量检测,然而航空发动机叶片大多采用钛合金等,造价昂贵、工艺要求高且加工周期长,出现废品则会造成巨大损失。为了避免上述问题的发生,本文通过对航发叶片精度要求、三坐标测量原理等分析,运用带旋转台的三坐标测量机进行对航发叶片的检测实验,开发航发叶片检测系统。可为航发叶片加工提供数据依据,实现根据加工余量进行自适应加工,提高叶片成型率。本课题主要围绕着航发叶片的检测方法、航发叶片测量路径的规划、航发叶片测量数据的处理以及航发叶片检测软件系统的开发等系列主要难题进行研究。本文的主要研究内容如下:(1)根据航发叶片的几何形状特征及检测原理,确定航发叶片的检测方法并且搭建实验平台。结合等参数法和弦高差法,提出一种分段按曲率对测量点分布的选取方法,在不影响计算效率的前提下,将测量点按叶片截面线的曲率分布。运用机构运动学、笛卡尔空间坐标系变化等方法,结合带旋转台的三坐标测量机机构运动特征,规划测量路径。利用VERICUT仿真软件对其进行碰撞检测,并对测量路径进行优化,生成实际测量路径。(2)针对测量点集到理论截面曲线的最近点分布关系混乱的情况,结合快速迭代法、最近点迭代法等方法设计一种测量点集到理论截线的最近点集求取方法,保证测量点集与封闭测量截面线的最近点规律分布,对测量点集与理论截线的精确匹配提供数学依据,提高匹配效率和精度。根据对测量点集的匹配方法和结果的观察,提出一种根据误差平方和最小和最大误差值最小为双重指标的优化匹配算法。既可减少测量点集到理论截线匹配所需计算的数量,又可提高最终匹配结果的精度。考虑到叶片测量坐标系与理论坐标系的不一致性,提出初步匹配的方法,直接使两者基本位于同一位置上,显著降低由坐标系不一致性造成的匹配缓慢或者匹配错误的情况出现。最终生成包含初步匹配、精确匹配、优化匹配为一体的匹配方法。(3)基于Open CASCADE开放软件平台,使用VC++语言结合测量路径规划和测量数据处理方法,完成航发叶片检测软件的系统开发和编制。软件主要包含三维CAD模型读入模块、CMM测头标定模块、CMM坐标系建立模块、航发叶片测量路径规划模块、航发叶片测量数据处理模块、航发叶片检测结果输出模块六大子模块。(4)将开发软件导入带旋转台的三坐标测量机中,对实际航发叶片进行检测实验。对带旋转台的三坐标测量机的测量结果与国外三坐标测量机龙头企业海克斯康公司的桥式三坐标测量机的测量结果相对比,验证了检测方法和软件的可行性和可靠性。