UG的叶片模型的研究
UG的叶片模型的研究
YanjunFu,MeitingWan,HuirongXiao,GuangyuJiang
KeyLaboratoryofNondestructiveTesting(MinistryofEducation)?
NanchangHangkongUniversity,NanchangIIIIII00VIIII,China
摘要_叶片是航空发动机的重要零件.由于其结构的复杂性和不规则性,叶片的III维点是通过投影光栅法获得的,并利用UG软件进行叶轮和叶片的实体建模,通过数据处理和III维模型的改进.通过表面建模,UG软件充分应用虚拟装配能力,提高了叶片的设计精度和效率.
关键字:叶片;投影光栅法;UG;曲面造型;虚拟装配
Ⅰ引言
A.概况
航空发动机技术是航空产业的核心技术,也是衡量I.个国家的军事装备水平的I.个重要指标,科技实力和综合国力.航空发动机被称为心"的飞机,而叶片是航空发动机的关键部件.由于叶片必须有I.个精确的尺寸,形状准确,叶片的III维轮廓测量是非常重要的.叶片通常是由III维扭曲叶片曲面,所以测量属于空间III维曲线曲面测量.它的复杂性和多样性带来了相当大的困难的测量.为了达到快速,多表面形状的航空发动机叶片的非接触测试,所以投影光栅法用于航空发动机叶片的III维轮廓测量.叶片的表面是I.个大的平滑和连续的自由曲面的需求.小节线是I.个复杂的空间自由曲线,使叶片实体建模变得更加困难.目前,它往往获得的点数据,首先介绍了点数据,然后创建I.个截面线,最后模型桨叶表面采用曲线".
B.投影光栅法
投影光栅方法是用于测量物体的轮廓.精度高的原因,非接触,实时,它是III维测量的重要措施方法[I.].光栅条纹是重要的信息.测量精度是由它来决定.因此,它的关键是获得光栅 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
条纹无干扰.变形光栅通常是由相机获得,然后将其转移到计算机以进行处理.突出光栅方法的典型的光学结构如图I..O为原点,该点E(X0,0,Z0)的投影仪的透镜中心的点C(0,0,Z0)是相机的透镜中心的平面Oxy是参考平面的点E和点C是从基准面的距离相同,这是很容易知道的点D的对象的表面上的相位是I.样的,在参考平面的点A的就是说:,则:
在式(I.)中,是对光栅投影在参考平面上的频率,P是光栅的空间周期.III角形ABD和III角形ECD是相似III角形,则:也就是说:因此,式(II)被得到如下:Z是在D点AB?EC的高度是直线的长度.因为X0>>AB公式(II)近似公式(III):.相位差,是点D的表面上的相,是点B在参考平面上的相.是轻型结构系数的关系.
图I..投影光栅法原理图
该方法适合于流畅的造型对象.这是很容易通过I.个图片来重建III维物体的.它是实时的,所以它是用于在线检测和动态测量.
突出光栅方法被用来获得叶片表面的点数据.因为获得的数据是大量的,它会严重影响表面重建算法的效率,它必须对数据进行处理.该Imageware软件提供了VI种不同的曲线曲面构造命令来处理点数据.
C.叶片实验
投影光栅法测量叶片轮廓,实验原理图如图I.所示.实验中使用的III洋投影机,用I.0IIIV×VIIVIVIII分辨率.相机尼康数码相机.图II.所示:
图II.叶片实验图
Ⅱ.叶片UG的建模
A.叶片UG建模分析
UG软件是通过II维绘图,数控加工编程,曲面造型等开发.它是高端绘图建模软件之I.,并通过CAD/CAE/CAM的紧密集成.与此同时,它已被广泛地应用于航空,航天,汽车,机械模具等领域.UG在实体建模,曲面建模,虚拟装配和生产图纸强大的设计功能.它也可以进行有限元分析,机构运动分析,动态分析和仿真,以提高可靠性的设计过程.因此,UG软件用于叶片的建模,所获得的离散点数据应导入到UG软件通过数据转换,去除明显的不规则数据点和冗余的重叠点,如果存在与测量点没问题的,它可以用来直接用于叶片建模,以这种方式,这样的逐点可以连接成线,并且线成面,终于叶片的III维模型被表面生成的.
B.叶片叶轮的实体建模
①叶片截面线的形成
UG软件的使用样条命令,选择样条拟合方法,并选择通过点"的方法.拔出的叶片和多段b-splinewhich阶次的截面线III.叶片离散数据点拟合为顺利和准确的曲线.在叶片的造型,如果没有明显的扭曲叶片截面线,它是不需要平滑处理的.连接条需要调整为平滑,由于误差的测量,测量位置不合理,样品表面不光滑和其他因素,有I.些比较成熟的方法目前如能量法,圆率法,部分回弹法,以及这些方法的改进算法.
②空间自由曲面叶片的形成
在UG自由曲面形状的工作室曲面函数用于曲线拟合为面,选择曲线"命令,然后选择I.个拟合截面线,并注意每样条曲线的切线方向必须相同,或空间扭曲会发生.目前使用的局部平滑方法和整体平滑法平滑表面.整体平滑方法有最小II乘法,能量法,小波方法,等等.为了建立表面,注意,如果表面不光滑,截面线可以调整为平滑,然后截面线用于重建的表面.结果在图III和图IV所示.
图III.叶盆部分图IV.叶背部分
③叶片的虚拟装配加工
UG软件的命令修剪和延伸"是用来装饰和延长叶片的盆地和背两个表面.和 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
修剪的片体"中使用的组合图形的叶盆.叶背的命令,在弹出的对话框中选择修剪边界,然后选择区域将保持.结果如图V所示.命令缝"是用来缝叶盆.叶背到叶片.结果如图VI所示.
图V.叶盆叶背的装配和修剪图VI.叶盆叶背的缝合
④叶片实体的形成
命令实例特征"是用来编辑圆阵的参数选择方法,选择,I.般.第II号.VIIIIo在弹出的对话框中的角,然后获得V叶片叶轮.它是在图VII所示.
图VII.叶轮的完整图
⑤叶轮实体的形成
命令挤出"将获得轮.它是在图VIII所示.随着联合"命令,V个叶片和轮合并为I.个叶轮实体.结果如图IX所示.
图VIII.叶轮结构图IX.叶轮实体
Ⅲ结论
UG自由曲面建模和虚拟装配功能,叶片的III维点云投影光栅法得到的那些,和过程的III维点云,然后建立空间样条曲线用样条拟合方法,样条曲线拟合到叶片表面,最后获得叶固体.结果表明,UG的叶片模型的研究提高了叶片的设计精度和效率.
YanjunFu,MeitingWan,HuirongXiao,GuangyuJiang
KeyLaboratoryofNondestructiveTesting(MinistryofEducation)?
NanchangHangkongUniversity,NanchangIIIIII00VIIII,China
摘要_叶片是航空发动机的重要零件.由于其结构的复杂性和不规则性,叶片的III维点是通过投影光栅法获得的,并利用UG软件进行叶轮和叶片的实体建模,通过数据处理和III维模型的改进.通过表面建模,UG软件充分应用虚拟装配能力,提高了叶片的设计精度和效率.
关键字:叶片;投影光栅法;UG;曲面造型;虚拟装配
Ⅰ引言
A.概况
航空发动机技术是航空产业的核心技术,也是衡量I.个国家的军事装备水平的I.个重要指标,科技实力和综合国力.航空发动机被称为心"的飞机,而叶片是航空发动机的关键部件.由于叶片必须有I.个精确的尺寸,形状准确,叶片的III维轮廓测量是非常重要的.叶片通常是由III维扭曲叶片曲面,所以测量属于空间III维曲线曲面测量.它的复杂性和多样性带来了相当大的困难的测量.为了达到快速,多表面形状的航空发动机叶片的非接触测试,所以投影光栅法用于航空发动机叶片的III维轮廓测量.叶片的表面是I.个大的平滑和连续的自由曲面的需求.小节线是I.个复杂的空间自由曲线,使叶片实体建模变得更加困难.目前,它往往获得的点数据,首先介绍了点数据,然后创建I.个截面线,最后模型桨叶表面采用曲线".
B.投影光栅法
投影光栅方法是用于测量物体的轮廓.精度高的原因,非接触,实时,它是III维测量的重要措施方法[I.].光栅条纹是重要的信息.测量精度是由它来决定.因此,它的关键是获得光栅 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
条纹无干扰.变形光栅通常是由相机获得,然后将其转移到计算机以进行处理.突出光栅方法的典型的光学结构如图I..O为原点,该点E(X0,0,Z0)的投影仪的透镜中心的点C(0,0,Z0)是相机的透镜中心的平面Oxy是参考平面的点E和点C是从基准面的距离相同,这是很容易知道的点D的对象的表面上的相位是I.样的,在参考平面的点A的就是说:,则:
在式(I.)中,是对光栅投影在参考平面上的频率,P是光栅的空间周期.III角形ABD和III角形ECD是相似III角形,则:也就是说:因此,式(II)被得到如下:Z是在D点AB?EC的高度是直线的长度.因为X0>>AB公式(II)近似公式(III):.相位差,是点D的表面上的相,是点B在参考平面上的相.是轻型结构系数的关系.
图I..投影光栅法原理图
该方法适合于流畅的造型对象.这是很容易通过I.个图片来重建III维物体的.它是实时的,所以它是用于在线检测和动态测量.
突出光栅方法被用来获得叶片表面的点数据.因为获得的数据是大量的,它会严重影响表面重建算法的效率,它必须对数据进行处理.该Imageware软件提供了VI种不同的曲线曲面构造命令来处理点数据.
C.叶片实验
投影光栅法测量叶片轮廓,实验原理图如图I.所示.实验中使用的III洋投影机,用I.0IIIV×VIIVIVIII分辨率.相机尼康数码相机.图II.所示:
图II.叶片实验图
Ⅱ.叶片UG的建模
A.叶片UG建模分析
UG软件是通过II维绘图,数控加工编程,曲面造型等开发.它是高端绘图建模软件之I.,并通过CAD/CAE/CAM的紧密集成.与此同时,它已被广泛地应用于航空,航天,汽车,机械模具等领域.UG在实体建模,曲面建模,虚拟装配和生产图纸强大的设计功能.它也可以进行有限元分析,机构运动分析,动态分析和仿真,以提高可靠性的设计过程.因此,UG软件用于叶片的建模,所获得的离散点数据应导入到UG软件通过数据转换,去除明显的不规则数据点和冗余的重叠点,如果存在与测量点没问题的,它可以用来直接用于叶片建模,以这种方式,这样的逐点可以连接成线,并且线成面,终于叶片的III维模型被表面生成的.
B.叶片叶轮的实体建模
①叶片截面线的形成
UG软件的使用样条命令,选择样条拟合方法,并选择通过点"的方法.拔出的叶片和多段b-splinewhich阶次的截面线III.叶片离散数据点拟合为顺利和准确的曲线.在叶片的造型,如果没有明显的扭曲叶片截面线,它是不需要平滑处理的.连接条需要调整为平滑,由于误差的测量,测量位置不合理,样品表面不光滑和其他因素,有I.些比较成熟的方法目前如能量法,圆率法,部分回弹法,以及这些方法的改进算法.
②空间自由曲面叶片的形成
在UG自由曲面形状的工作室曲面函数用于曲线拟合为面,选择曲线"命令,然后选择I.个拟合截面线,并注意每样条曲线的切线方向必须相同,或空间扭曲会发生.目前使用的局部平滑方法和整体平滑法平滑表面.整体平滑方法有最小II乘法,能量法,小波方法,等等.为了建立表面,注意,如果表面不光滑,截面线可以调整为平滑,然后截面线用于重建的表面.结果在图III和图IV所示.
图III.叶盆部分图IV.叶背部分
③叶片的虚拟装配加工
UG软件的命令修剪和延伸"是用来装饰和延长叶片的盆地和背两个表面.和 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
修剪的片体"中使用的组合图形的叶盆.叶背的命令,在弹出的对话框中选择修剪边界,然后选择区域将保持.结果如图V所示.命令缝"是用来缝叶盆.叶背到叶片.结果如图VI所示.
图V.叶盆叶背的装配和修剪图VI.叶盆叶背的缝合
④叶片实体的形成
命令实例特征"是用来编辑圆阵的参数选择方法,选择,I.般.第II号.VIIIIo在弹出的对话框中的角,然后获得V叶片叶轮.它是在图VII所示.
图VII.叶轮的完整图
⑤叶轮实体的形成
命令挤出"将获得轮.它是在图VIII所示.随着联合"命令,V个叶片和轮合并为I.个叶轮实体.结果如图IX所示.
图VIII.叶轮结构图IX.叶轮实体
Ⅲ结论
UG自由曲面建模和虚拟装配功能,叶片的III维点云投影光栅法得到的那些,和过程的III维点云,然后建立空间样条曲线用样条拟合方法,样条曲线拟合到叶片表面,最后获得叶固体.结果表明,UG的叶片模型的研究提高了叶片的设计精度和效率.
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