服役破损叶片顶端磨损区域的曲面重构技术研究

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在各类航空发动机当中,叶片作为压缩机和涡轮机的关键部件,其工作长期处于高温、高压和高速状态下,严苛的工作环境极容易使叶片产生各种损伤,例如凹坑、扭曲以及磨损等。由于叶片的微小变化会对航空发动机的性能产生巨大影响,因此针对损坏叶片的精密修复就成为航空发动机维护的关键问题。目前航空叶片的修复研究工作主要集中在叶片顶端磨损、崩裂以及叶身磨损扭曲等情况。本文针对扭曲叶片顶端磨损的修复问题,进行了叶片曲面重构的研究。主要工作内容如下:  首先,在分析破损叶片特征之后,明确了接触式测量与非接触式测量的优缺点,使用雷尼绍Renishaw-三坐标测量机REVO对破损叶片进行了测量,得到叶片点云数据,并使用Imageware软件对测量数据进行了半径补偿。随后提出基于KD-tree加速的ICP算法,得出变换矩阵及平移向量,对测量数据进行了点云匹配。  之后,对匹配的点云进行分层处理,使用平面对点云截取,获得了沿Z方向的截面点云。然后为提高叶片轮廓曲线拟合质量,保证加工精度,利用遗传算法解决 TSP问题的原理,对截面点云进行了排序,求取出每层点云在最短路径下的顺序,并使用高斯滤波对点云进行了顺滑,为下面重构曲线曲面打下基础。  接下来研究了自由曲线曲面造型技术,并利用NURBS曲线插值的方法,对每一层截面点云进行三次NURBS曲线插值重构。随后使用NURBS曲线蒙皮法,对插值曲线进行放样,成功得到服役叶片未破损区域的重构曲面。为再生破损区域叶片曲面,利用沿V方向曲线曲面延拓的相关算法,得到目标控制点C并延拓,最终完成整个曲面重构的逆向过程。  最后介绍了实现上述相关算法的过程以及重构曲面结果
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