(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211288889.9 (22)申请日 2022.10.20 (71)申请人 中国航发北京航空材 料研究院 地址 100095 北京市海淀区温泉镇环山村 (72)发明人 许骏杰　杨泽南　王立斐　王祯　 郑帅　戴圣龙　 (74)专利代理 机构 北京集佳知识产权代理有限 公司 11227 专利代理师 曹伟 (51)Int.Cl. G01B 21/20(2006.01) G05B 19/4099(2006.01) G06F 30/17(2020.01) G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 一种涡轮叶片加工和检测的方法、 装置及设 备 (57)摘要 本申请提供了一种涡轮叶片加工和检测的 方法、 装置及设备。 在执行所述方法时， 首先， 对 叶片实体进行扫描， 获取叶片实际尺 寸和空间实 际位姿； 将所述叶片实际尺寸与理论模型进行整 合， 获取叶片的空间优化位姿； 根据所述空间优 化位姿， 计算获得叶片偏差模型； 再根据所述空 间优化位姿， 计算获取叶片理论特征点位； 根据 所述叶片偏 差模型， 采集所述叶片在叶片实际位 置下的实际特征点位； 最后， 调整所述叶片实际 位置至所述理论特征点位与所述实际特征点位 重合， 以调整所述空间实际位姿。 如此， 即可降低 在制造涡 轮叶片的过程中的多方面误差， 实现对 涡轮叶片进行自适应加工并对其进行在机检测， 大大提高了涡轮叶片的生产效率。 权利要求书3页 说明书11页 附图4页 CN 115507803 A 2022.12.23 CN 115507803 A 1.一种涡轮叶片加工和检测的方法， 其特 征在于， 所述方法包括： 对叶片实体进行扫描， 获取叶片实际尺寸和空间实际位姿； 将所述叶片实际尺寸与理论模型进行整合， 获取叶片的空间优化 位姿； 根据所述空间优化 位姿， 计算获得叶片偏差模型； 根据所述空间优化 位姿， 计算获取叶片理论特 征点位； 根据所述叶片偏差模型， 采集所述叶片在叶片实际位置下的实际特 征点位； 调整所述叶片实际位置至所述理论特征点位与 所述实际特征点位重合， 以调整所述空 间实际位姿； 根据调整后的所述空间实 际位姿， 选取机械加工基准面， 从而设计机械加工工装并进 行机械加工。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述将所述叶片 实际尺寸与理论模型进行 整合， 获取叶片的空间优化 位姿， 包括： 根据所述叶片实际尺寸， 生成实际点云； 根据理论模型设计获得理论模型点云； 将所述实际点云与 所述理论模型点云进行初始配准， 调整所述实际点云的坐标系与 所 述理论模型点云的坐标系至 重合； 根据叶片需要保护的局部特 征， 在所述理论模型点云中选择 特征点云数据集； 根据所述特征点云数据集， 对所述实 际点云进行配准， 获取与所述特征点云数据集重 合的目标点云， 所述目标点云则为整合后所获取的叶片的空间优化 位姿。 3.根据权利要求2所述的方法， 其特征在于， 所述根据所述空间优化位姿， 计算获得叶 片偏差模型， 包括： 根据所述叶片的空间优化位姿， 计算所述实际点云与 所述理论模型点云所有点之间的 差值， 将差值整合， 以获取叶片偏差模型； 其中， 当所述实 际点云大于所述理论模型点云为正偏差值， 当所述实 际点云大于所述 理论模型点云为负 偏差值。 4.根据权利要求1所述的方法， 其特 征在于， 所述方法还 包括： 根据所述空间优化位姿， 判断机械加工位置和所述空间实际位姿之间的差值是否满足 偏差模型的上限值， 若不满足则调整所述空间实际位姿。 5.根据权利要求 4所述的方法， 其特 征在于， 所述调整所述空间实际位姿， 包括： 根据所述实际特征点位， 将所述实际特征点位 的坐标记为(xi， yi， zi)， i＝1， 2， ...6及 其矢量方向余弦记为(axi， ayi， azi)， i＝1， 2， ...6， 其中， xi是第i个特征点的横坐标值， yi是 第i个特征点的纵坐标值， zi是第i个特征点的竖轴坐标值； axi是第i个矢量方向余弦的横坐 标值， ayi是第i个矢量方向余弦的纵坐标值， azi是第i个矢量方向余弦的竖轴坐标值； 根据所述整合所获取的空间优化 位姿， 将实际特 征点位与理论特 征点位偏差值记为b； 根据所述理论特征点位补偿公式计算理论点位补偿值， 所述理论特征点位补偿公式 为：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115507803 A 2其中， x'是补偿值的横坐标值， y'是补偿值的纵坐标值， z'是值竖坐标值， (x'， y'， z') 是补偿后所 得的值； 将补偿后的值输入到五轴机床数控程序中， 调整所述空间实 际位姿， 使得实 际特征点 与理论特 征点相重合。 6.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述根据所述空间实 际位姿， 选取机械加 工基准面， 从而设计机 械加工工装并进行机 械加工， 包括： 根据所述空间实际位姿， 选取保证后 续重复加工定位误差在预设范围内的机械加工的 平面， 再选取与机械加工基准面相对的机械加工面， 保证后续机械加工基准面的加工， 进 行 机械加工。 7.一种涡轮叶片加工和检测的装置， 其特 征在于， 所述装置包括： 位姿获取模块， 用于对叶片实体进行扫描， 获取叶片实际尺寸和空间实际位姿； 整合模块， 用于将所述叶片实际尺寸与理论模型进行整合， 获取叶片的空间优化 位姿； 偏差模型计算模块， 用于根据所述空间优化 位姿， 计算获得叶片偏差模型； 理论特征点位获取模块， 用于根据所述空间优化 位姿， 计算获取叶片理论特 征点位； 实际点位获取模块， 用于根据所述叶片偏差模型， 采集所述叶片在所述叶片实 际位置 下的实际特 征点位； 位姿调整模块， 用于调整叶片实际位置至所述理论特征点位与所述实际特征点位重 合， 以调整空间实际位姿； 设计模块， 根据 所述空间实际位姿， 选取机械加工基准面， 从而设计机械加工工装并进 行机械加工。 8.根据权利要求7 所述的装置， 其特 征在于， 所述整合模块包括： 实际点云生成单 元， 用于根据所述叶片实际尺寸， 生成实际点云； 理论模型点云获取 单元， 用于根据理论模型设计获得理论模型点云； 调整单元， 用于将所述实 际点云与所述理论模型点云进行初始配准， 调整所述实 际点 云的坐标系与所述理论模型点云的坐标系至 重合； 理论模型点云集获取单元， 用于根据叶片需要保护的局部特征， 在所述理论模型点云 中选择特征点云数据集； 空间优化位姿获取单元， 用于根据所述特征点云数据集， 对所述实际点云进行配准， 获 取与所述特征点云数据集重合的目标点云， 所述目标点云则为整合后所获取的叶片的空间 优化位姿。 9.根据权利要求6所述的装置， 其特 征在于， 所述偏差模型计算模块具体用于： 根据所述叶片的空间优化位姿， 计算所述实际点云与 所述理论模型点云所有点之间的 差值， 将差值整合， 以获取叶片偏差模型； 其中， 当所述实 际点云大于所述理论模型点云为正偏差值， 当所述实 际点云大于所述 理论模型点云为负 偏差值。权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115507803 A 3