一種針對具有復(fù)雜曲面的構(gòu)件的逆向設(shè)計方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種針對具有復(fù)雜曲面的構(gòu)件的逆向設(shè)計方法，尤其是針對航空發(fā)動機(jī)直紋葉片的逆向設(shè)計方法，包括以下步驟：通過三維掃描獲取構(gòu)件實(shí)體的曲面外形點(diǎn)云數(shù)據(jù)，通過設(shè)置數(shù)據(jù)點(diǎn)的法矢變化均值μn和法矢變化方差σn雙閾值識別尖銳點(diǎn)，通過數(shù)據(jù)點(diǎn)的主曲率變化均值μk和主曲率變化方差σk雙閾值識別過渡點(diǎn)；采用反投影法提取構(gòu)件曲面的母線矢量并用于后續(xù)的數(shù)據(jù)配準(zhǔn)；采用基于多目標(biāo)優(yōu)化的非剛性配準(zhǔn)算法對邊界數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行非剛性配準(zhǔn)；對于配準(zhǔn)后的兩組邊界點(diǎn)云，根據(jù)等分?jǐn)?shù)在它們的映射點(diǎn)對之間構(gòu)造等分線形點(diǎn)云，在三維構(gòu)型軟件平臺下基于所述線形點(diǎn)云逆向設(shè)計出所述構(gòu)件。
【專利說明】一種針對具有復(fù)雜曲面的構(gòu)件的逆向設(shè)計方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種針對具有復(fù)雜曲面的構(gòu)件，尤其是航空發(fā)動機(jī)直紋葉片的逆向設(shè)計方法。
【背景技術(shù)】
[0002]葉片是航空發(fā)動機(jī)、渦輪增壓器等旋轉(zhuǎn)機(jī)械的關(guān)鍵部件，葉片的設(shè)計及制造水平對提高機(jī)器性能、縮短研發(fā)周期和降低制造成本有著重要的影響。旋轉(zhuǎn)機(jī)械的葉片一般為直紋曲面徑向葉片和直紋曲面后彎葉片。在逆向工程已大量應(yīng)用于葉片設(shè)計和制造的背景下，針對直紋葉片提出一種曲面重合度、曲面光順性、曲面可加工性和曲面設(shè)計便利性等方面得到平衡的曲面重構(gòu)的算法具有重要的工程意義和實(shí)際價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的就是針對具有復(fù)雜曲面的構(gòu)件，尤其是航空發(fā)動機(jī)直紋葉片提供一種曲面重構(gòu)的逆向設(shè)計方法。
[0004]為實(shí)現(xiàn)此目的，本發(fā)明所涉及的復(fù)雜曲面構(gòu)件的點(diǎn)云曲面重構(gòu)的逆向設(shè)計方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0005]步驟一、獲取復(fù)雜曲面構(gòu)件實(shí)體的曲面外形點(diǎn)云數(shù)據(jù)。
[0006]步驟二、采用最小二乘平面擬合法和最小二次拋物線擬合法分別估算數(shù)據(jù)點(diǎn)的法矢和曲率。
[0007]步驟三、構(gòu)造數(shù)據(jù)點(diǎn)的法矢變化均值函數(shù)
【權(quán)利要求】
1.一種針對具有復(fù)雜曲面的構(gòu)件的逆向設(shè)計方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟一、獲取所述構(gòu)件實(shí)體的曲面外形數(shù)據(jù)點(diǎn)； 步驟二、估算所述數(shù)據(jù)點(diǎn)的法向矢量及曲率； 步驟三、采用所述法向矢量和所述曲率的變化均值和方差的雙閾值識別所述數(shù)據(jù)點(diǎn)中的邊界數(shù)據(jù)點(diǎn)； 步驟四、提取所述構(gòu)件曲面的直紋母線矢量并用于后續(xù)的數(shù)據(jù)點(diǎn)配準(zhǔn)； 步驟五、采用基于多目標(biāo)優(yōu)化的非剛性配準(zhǔn)算法對所述邊界數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行非剛性配準(zhǔn)；步驟六、對于配準(zhǔn)后獲得的兩組邊界點(diǎn)云，根據(jù)等分?jǐn)?shù)在它們的映射點(diǎn)對之間構(gòu)造等分線形點(diǎn)云； 步驟七、在三維構(gòu)型軟件平臺下基于上述獲得的線形點(diǎn)云逆向設(shè)計出所述構(gòu)件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:上述步驟一中以三維掃描方法獲取所述構(gòu)件實(shí)體的曲面外形數(shù)據(jù)點(diǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1一 2所述的方法，其特征在于:上述步驟四中采用反投影法提取所述構(gòu)件曲面的直紋母線矢量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1一 3所述的方法，其特征在于:上述步驟七中通過蒙皮曲面的構(gòu)面方法逆向設(shè)計出所述構(gòu)件。
5.根據(jù)權(quán)利要求1一 4所述的方法，其特征在于:所述構(gòu)件為航空發(fā)動機(jī)直紋葉片。
【文檔編號】G06T17/00GK104008257SQ201410267783
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年6月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月16日
【發(fā)明者】周煜, 杜發(fā)榮, 丁水汀, 陳標(biāo) 申請人:北京航空航天大學(xué)