大型定子葉片數(shù)字化測量及誤差評定.pdf

1、在航空航天、造船、汽車及模具等制造業(yè)領(lǐng)域，產(chǎn)品功能和外形等方面的追求日益嚴格；使得自由曲面類產(chǎn)品的外觀設(shè)計、加工質(zhì)量以及檢測精度提出了更高的要求，也使得數(shù)字化測量及誤差評定技術(shù)在自由曲面類零件的生產(chǎn)制造中得到了廣泛應(yīng)用。同時，數(shù)字化測量與數(shù)字化設(shè)計及加工過程的緊密結(jié)合也滿足現(xiàn)代制造業(yè)對 CAD/CAM/CAE的高度集成性要求。因此，自由曲面類零件數(shù)字化測量及誤差評定技術(shù)的研究對制造業(yè)提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率具有重要意義和應(yīng)用價值。本文研究

2、了大型定子葉片鑄件數(shù)字化測量及誤差評定的若干關(guān)鍵技術(shù)：數(shù)字化測量方法、數(shù)據(jù)處理、基準匹配和誤差評定。
　　在數(shù)字化測量方面，探討了各種數(shù)字化測量方法，分析了大型定子葉片的外形結(jié)構(gòu)，研究了三維激光掃描測量方法與三坐標測量方法，確定了大型定子葉片的數(shù)字化測量方案，采取基于轉(zhuǎn)站的三維激光掃描測量方法獲取了大型定子葉片完整的點云數(shù)據(jù)。
　　在點云數(shù)據(jù)處理方面，重點研究了點云數(shù)據(jù)處理中的噪聲去除和精簡方法；分析了測量數(shù)據(jù)中噪聲點的來源

3、，針對大型定子葉片點云噪聲的去除提出了基于八叉樹的快速k鄰域搜索去噪方法，并獲得了良好的去噪結(jié)果；對比分析了各種精簡方法的原理及其優(yōu)點和不足，針對大型定子葉片的點云精簡提出了基于包圍盒法和曲率采樣的混合精簡處理方法，并進行了驗證。
　　在基準匹配和誤差評定方面，研究了測量點云數(shù)據(jù)與 CAD模型的基準匹配算法，對比分析了幾種基于 ICP改進算法；針對大型定子葉片的實際測量點云與 CAD模型的基準匹配提出了分階段的匹配方法，即先采用基

4、于曲率求解的算法進行初始匹配，再采用最近點迭代和奇異值分解相結(jié)合的算法進行精確匹配，并驗證了該基準匹配算法的有效性，為誤差評定奠定了基礎(chǔ)。采用點到曲面距離的逼近算法獲得了大型定子葉片鑄件各部位的誤差，并對誤差結(jié)果進行了分析。
　　通過對大型定子葉片鑄件的數(shù)字化測量及誤差評定技術(shù)的研究，得到了葉片的誤差分布及變形情況，研究結(jié)果可為葉片鑄模的優(yōu)化設(shè)計及后續(xù)加工提供參考；研究方法也可應(yīng)用于大型定子葉片的后續(xù)熱處理和機加工工序的檢測中，在