一種環(huán)形零件異型特征位置度的測量方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種環(huán)形零件異型特征位置度的測量方法，包括：步驟一，利用UG軟件建立MBD檢測模型，包括零件的三維模型和輔助定位特征；步驟二，通過測量軟件,選取模型中被測特征點(diǎn)；步驟三，采用三坐標(biāo)測量機(jī)對選取的特征元素進(jìn)行測量；步驟四，利用算法實(shí)現(xiàn)理論特征點(diǎn)與實(shí)測特征點(diǎn)的最佳擬合，計(jì)算出實(shí)測異型槽坐標(biāo)系原點(diǎn)；步驟五，計(jì)算理論坐標(biāo)系原點(diǎn)與實(shí)際坐標(biāo)系原點(diǎn)之間距離，該距離的二倍即為被測特征位置度。本發(fā)明的有益效果：實(shí)現(xiàn)模型數(shù)字化檢測過程的基礎(chǔ)，推動了發(fā)動機(jī)復(fù)雜結(jié)構(gòu)件數(shù)字化設(shè)計(jì)、制造、檢測一體化流程、也將提升關(guān)鍵檢測技術(shù)與檢測效率。對發(fā)動機(jī)運(yùn)行質(zhì)量穩(wěn)定發(fā)揮了重要作用，提高了產(chǎn)品質(zhì)量、和檢測效率。
【專利說明】一種環(huán)形零件異型特征位置度的測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于航空發(fā)動機(jī)領(lǐng)域，具體為ー種環(huán)形零件異型特征位置度的測量方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]環(huán)形零件(如圖1)為發(fā)動機(jī)中常見結(jié)構(gòu)件，零件主要包括薄壁框、肋、各種復(fù)雜型腔，與一般結(jié)構(gòu)件相比零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，包含了大量自由曲面，相交特征和特殊加工區(qū)域，導(dǎo)致此類零件特征無法直接測量與位置度參數(shù)評價。只能靠傳統(tǒng)的手工測量方式測量，將位置度參數(shù)分解成上下偏移與均布兩項(xiàng)參數(shù)分別評價，之后再綜合判定測量結(jié)果是否合格。但在綜合判定測量結(jié)果時容易將零件誤判，所以此種測量方法不能真實(shí)反映零件位置度實(shí)際情況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對當(dāng)前零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)并結(jié)合國外對此類零件的檢測技術(shù)，本發(fā)明提出了基于MBD和特征擬合計(jì)算的測量方法。該方法以環(huán)形件MBD模型為唯一依據(jù)，進(jìn)行非幾何特征點(diǎn)的提取，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行異型槽坐標(biāo)系圓點(diǎn)自動計(jì)算，擬合后進(jìn)行異型特征位置度計(jì)算。MBD模型中非幾何特征的提取設(shè)計(jì)解決了異型特征位置度的測量問題，避免了人工計(jì)算數(shù)據(jù)異意義性、小完整性，提高了檢測自動化程度，檢測質(zhì)量與效率。
[0004]MBD為基于模型定義(Model Based Definition,MBD)技術(shù)，是將產(chǎn)品的所有相關(guān)設(shè)計(jì)定義、エ藝描述、屬性和管理等信息都附著在產(chǎn)品三維模型中的先進(jìn)的數(shù)字化定義方法。
[0005]本發(fā)明的發(fā)明目的是:解決異型特征位置度參數(shù)測量不準(zhǔn)確的問題，應(yīng)用MBD模型定義技術(shù)與非幾何特征信息提取技術(shù)，通過迭代算法程序?qū)崿F(xiàn)自動計(jì)算位置度測量參數(shù)。具體技術(shù)方案:
[0006]一種環(huán)形零件異型特征位置度的測量方法，包括如下步驟:
[0007]步驟一，利用UG軟件建立MBD檢測模型，包括零件的三維模型和輔助定位特征；
[0008]步驟ニ，通過測量軟件，選取模型中被測特征點(diǎn)；
[0009]所述被測特征點(diǎn)包括3組，第一組為找平特征點(diǎn)，第二組為旋轉(zhuǎn)特征點(diǎn)，第三組為坐標(biāo)系原點(diǎn)；
[0010]步驟三，測量特征點(diǎn)時，對選取的特征元素進(jìn)行測量；當(dāng)點(diǎn)特征用作為特征組的ー部分時，如果當(dāng)采點(diǎn)位置距離標(biāo)稱位置太遠(yuǎn)時，應(yīng)重新測量；給定點(diǎn)目標(biāo)半徑值，根據(jù)零件的實(shí)際情況，特征點(diǎn)曲率變化較大時應(yīng)將該值減?。?br> [0011]步驟四，利用算法實(shí)現(xiàn)理論特征點(diǎn)與實(shí)測特征點(diǎn)的最佳擬合，計(jì)算出實(shí)測異型槽坐標(biāo)系原點(diǎn)；
[0012]通過第一組找平特征點(diǎn)和第二組旋轉(zhuǎn)特征點(diǎn)，利用優(yōu)化算法程序?qū)崿F(xiàn)特征點(diǎn)的自動迭代，通過理論特征點(diǎn)與實(shí)際特征點(diǎn)進(jìn)行迭代計(jì)算異型槽坐標(biāo)系原點(diǎn)；第一組找平特征點(diǎn)數(shù)大于三點(diǎn)，每個點(diǎn)元素法矢量平行；第二組旋轉(zhuǎn)特征點(diǎn)數(shù)量大于或等于2個；[0013]步驟五，計(jì)算理論坐標(biāo)系原點(diǎn)與實(shí)際坐標(biāo)系原點(diǎn)之間距離，將兩點(diǎn)間距離的二倍作為型槽位置度偏差。
[0014]本發(fā)明的有益效果:
[0015]在測量軟件平臺基礎(chǔ)上開發(fā)了基于MBD和非幾何特征的檢測系統(tǒng)。該方法也是實(shí)現(xiàn)模型數(shù)字化檢測過程的基礎(chǔ)，推動了發(fā)動機(jī)復(fù)雜結(jié)構(gòu)件數(shù)字化設(shè)計(jì)、制造、檢測一體化流程、也將提升關(guān)鍵檢測技術(shù)與檢測效率。按照年檢測同類零件50件各種規(guī)格的同類零件進(jìn)行計(jì)算，每件測量費(fèi)用近500元，年創(chuàng)造效益近25000元，更重要的是通過此種方法實(shí)現(xiàn)了異型特征的測量，對發(fā)動機(jī)運(yùn)行質(zhì)量穩(wěn)定發(fā)揮了重要作用，提高了產(chǎn)品質(zhì)量、和檢測效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明的實(shí)施例零件圖；
[0017]圖2為本發(fā)明的實(shí)施例零件照片；
[0018]圖3為特征點(diǎn)分布圖；
[0019]圖4為特征點(diǎn)擬合原理圖；
[0020]圖5為測量特征點(diǎn)分布圖；
[0021]圖中，I找平特征點(diǎn)，2為旋轉(zhuǎn)特征點(diǎn)，3為第三組坐標(biāo)系原點(diǎn)；A為第一組找平特征點(diǎn)，B為第二組旋轉(zhuǎn)特征點(diǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖具體說明本發(fā)明，本實(shí)施例加工的零件如圖1、圖2所示，為環(huán)形零件，是發(fā)動機(jī)中常見結(jié)構(gòu)件，零件主要包括薄壁框、肋、各種復(fù)雜型腔，與一般結(jié)構(gòu)件相比零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，包含了大量自由曲面，相交特征和特殊加工區(qū)域，導(dǎo)致此類零件特征無法直接測量與位置度參數(shù)評價。測量方法包括如下步驟:
[0023]步驟一，利用UG軟件建立MBD檢測模型，包括零件的三維模型和輔助定位特征；
[0024]步驟二，通過測量軟件，選取模型中被測特征點(diǎn)；測量軟件可采用三坐標(biāo)測量機(jī)自帶軟件；
[0025]如圖3、圖4、圖5所示,所述被測特征點(diǎn)包括3組,第一組為找平特征點(diǎn),本實(shí)施例取6個,第二組為旋轉(zhuǎn)特征點(diǎn),本實(shí)施例取2個,第三組為坐標(biāo)系原點(diǎn)；
[0026]步驟三，測量特征點(diǎn)時，以三坐標(biāo)測量機(jī)為測量設(shè)備對選取的特征元素進(jìn)行測量；當(dāng)點(diǎn)特征用作為特征組的一部分時，如果當(dāng)采點(diǎn)位置距離標(biāo)稱位置太遠(yuǎn)時，應(yīng)重新測量；要給定點(diǎn)目標(biāo)半徑值，根據(jù)零件的實(shí)際情況，一般特征點(diǎn)曲率變化較大時應(yīng)將該值減?。槐緦?shí)施例目標(biāo)半徑公差設(shè)置在0.5_。
[0027]步驟四，算法實(shí)現(xiàn)理論特征點(diǎn)與實(shí)測特征點(diǎn)的最佳擬合，計(jì)算出實(shí)測異型槽坐標(biāo)系原點(diǎn)；
[0028]利用三坐標(biāo)測量機(jī)軟件自帶程序，通過第一組找平特征點(diǎn)和第二組旋轉(zhuǎn)特征點(diǎn)，利用優(yōu)化算法程序?qū)崿F(xiàn)特征點(diǎn)的自動迭代，通過理論特征點(diǎn)與實(shí)際特征點(diǎn)進(jìn)行迭代計(jì)算異型槽坐標(biāo)系原點(diǎn)；第一組特征點(diǎn)數(shù)大于三點(diǎn)，每個點(diǎn)元素法矢量平行；第二組旋轉(zhuǎn)特征點(diǎn)數(shù)量大于或等于2個；
[0029]步驟五，利用三坐標(biāo)測量機(jī)軟件自帶程序，計(jì)算理論坐標(biāo)系原點(diǎn)與實(shí)際坐標(biāo)系原點(diǎn)之間空間距離，將兩點(diǎn)間距離的二倍作為型槽位置度偏差。
[0030]實(shí)測型槽坐標(biāo)系原點(diǎn)是利用理論特征點(diǎn)擬合獲得的，因此無論被測零件是否留有余量或加工中被測型槽超差，這都不會影響到被測特征的測量位置。擬合過程是理論特征向?qū)崪y特征逼近的過程，迭代的目標(biāo)是對應(yīng)點(diǎn)的距離平方和最小，逼近后的坐標(biāo)系圓點(diǎn)就是實(shí)測型槽(見圖4)。原點(diǎn)a為理論坐標(biāo)系，原點(diǎn)b通過理論特征點(diǎn)計(jì)算得到實(shí)測坐標(biāo)系。
[0031]三坐標(biāo)測量機(jī)可采用市售產(chǎn)品，如青島麥科公司的view系列產(chǎn)品。
【權(quán)利要求】
1.一種環(huán)形零件異型特征位置度的測量方法，其特征在于包括如下步驟: 步驟一，利用UG軟件建立MBD檢測模型，包括零件的三維模型和輔助定位特征； 步驟二，通過測量軟件，選取模型中被測特征點(diǎn)； 所述被測特征點(diǎn)包括3組，第一組為找平特征點(diǎn)，第二組為旋轉(zhuǎn)特征點(diǎn)，第三組為坐標(biāo)系原點(diǎn)； 步驟三，測量特征點(diǎn)時，對選取的特征元素進(jìn)行測量；當(dāng)點(diǎn)特征用作為特征組的一部分時，如果當(dāng)采點(diǎn)位置距離標(biāo)稱位置太遠(yuǎn)時，應(yīng)重新測量；給定點(diǎn)目標(biāo)半徑值，根據(jù)零件的實(shí)際情況，特征點(diǎn)曲率變化較大時應(yīng)將該值減??； 步驟四，利用算法實(shí)現(xiàn)理論特征點(diǎn)與實(shí)測特征點(diǎn)的最佳擬合，計(jì)算出實(shí)測異型槽坐標(biāo)系原點(diǎn)； 通過第一組找平特征點(diǎn)和第二組旋轉(zhuǎn)特征點(diǎn)，利用優(yōu)化算法程序?qū)崿F(xiàn)特征點(diǎn)的自動迭代，通過理論特征點(diǎn)與實(shí)際特征點(diǎn)進(jìn)行迭代計(jì)算異型槽坐標(biāo)系原點(diǎn)；第一組找平特征點(diǎn)數(shù)大于三點(diǎn)，每個點(diǎn)元素法矢量平行；第二組旋轉(zhuǎn)特征點(diǎn)數(shù)量大于或等于2個； 步驟五，計(jì)算理論坐標(biāo)系原點(diǎn)與實(shí)際坐標(biāo)系原點(diǎn)之間距離，將兩點(diǎn)間距離的二倍作為型槽位置度偏差。
【文檔編號】G01B21/00GK103591912SQ201310562429
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月11日
【發(fā)明者】張露, 單純利, 李景堯, 王東, 王玉, 高陽 申請人:沈陽黎明航空發(fā)動機(jī)(集團(tuán))有限責(zé)任公司