全环形燃烧室浮动瓦片检测技术研究

(整期优先)网络出版时间:2018-04-14
/ 1

全环形燃烧室浮动瓦片检测技术研究

曹阳高静

关键词:全环形燃烧室浮动瓦片数字化检测迭代法三维实体

0引言

在传统的检测理念中受到技术设备的限制,对于拼接件的浮动瓦片,只测量单件时无法通过测量数据模拟出瓦片锥体元素,实现单件检测坐标系的建立,从而单件瓦片无法检测。随着设计技术的发展,设计和检测部门越来越多地应用三维造型软件来完成零部件的设计。目前,三维实体技术已广泛地应用在现场加工编程和数字化检测评定领域中,这种利用CAD模型引导测量设备进行复杂曲面检测评价的方法能快速、准确地反映了瓦片的真实曲面状态。

1全环形燃烧室浮动瓦片的结构特点及检测难点

目前全环形燃烧室浮动瓦片形状变化比较大,靠近高压的细长,锥形角度大,靠近低压的宽平,锥形角度小。在其锥形薄壁的小圆弧面上分布的五个螺柱用于和机匣相固定。五个

螺栓各自具有不同的空间角度,分两排分布在锥形面上,其中一排中间的螺栓垂直于锥形面,其他4个螺栓两两相向分布在左右。典型瓦片形状如下图1所示:

传统的大圆弧短半径检测难点为圆弧直径大取样长度短,通过仅有的元素难以确定和评判实际的几何量。瓦片检测不同于典型的大半径小圆弧段基准检测,其定位基准圆弧段为锥形圆弧结构且各螺栓柱空间位置角度各不同;并且圆锥弧面的表面质量比较粗糙,故表面质量更加加深了瓦片检测的难度。采用通常的检测手段无法有效的建立检测基准,故给检测带来了很大的困难。

2技术研究内容

2.1误差来源分析

对于级别比较高的瓦片,如下图2所示,其弧面相对狭窄、瓦片的圆锥曲面角度以及瓦片上螺栓的角度更大,建立多维空间坐标系不当引入的误差也会相应增加。

2.2解决方案

引进三维CAD实体模型进行瓦片的数字化检测评定时,由于CAD模型中包含了瓦片弧面上任意部位的理论点信息。利用这些点信息很容易构造出弧面基准,可以将瓦片实体基准模拟出来。即使存在因各种原因造成实测点由于测量矢量偏离理论位置,但可以利用这个部位的实测点刺穿CAD模型(向CAD曲面做垂线,查找最小距离),重新获取当前位置的理论点信息。

3.检测过程

3.1测量坐标系的建立

由于瓦片本身狭小,坐标机测量构建坐标系的延伸放大功能,螺栓的角度与理论角度存在一点误差就会给检测结果带来较大的误差。在引进三维CAD实体模型选择基准元素时,在瓦片圆锥弧面上选取三个样例点作为定义圆弧曲面的特征点,通过两个最远端的螺栓建立第二轴向基准,以中间垂直的螺栓建立测量的圆心位置。空间第二轴向和基准零点选择用圆柱建立。采用测量元素—圆建立坐标系的方法中,存在坐标系建立过程中忽视了螺栓倾角以及锥形圆弧曲率对坐标系建立的影响,把螺栓角度误差带进测量,将螺栓在测量平面上进行投影进行计算,造成测量误差。

通过测量上述元素建立六点迭代测量基准,此迭代法是将测定元素从三维模型上“最佳拟合”到理论元素的过程。从而建立了测量瓦片的检测坐标系如下图4。

3.3检测数据分析

通过多次试验对比测量结果可以得出:以上的两种测量方法各有利弊,对于弧面平缓的瓦片,采用圆柱建立角向坐标系测量圆评价螺栓位置度效率高。但是对于弧面狭长且弧面锥角大的瓦片测量的离散性也相应增大。对于锥形圆弧曲率比较大的型面,不能利用测量圆直接进行测量评价螺栓位置度。在考虑准确度的情况下需选用方法二。

4总结

通过多次的测试比对实验,以及对瓦片进行测量评定时的误差来源分析,证明利用三维数模测量大曲率短圆弧的测量技术,不但能准确提供圆弧的尺寸信息,而且在测量效率方面也有很大的提高。