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服役破损叶片的曲面重构及刀路生成方法
一、引言
叶片是旋转机械的重要组成部分，其质量和性能直接影响设备的有效运行。然而，长时间运行和条件限制下，叶片容易损坏导致失效。在飞行领域，对于飞机叶轮机修理和改进的需求与日俱增。传统的修复方法通常采用人工进行修复，这种方法效率低、结果不稳定，且难以满足越来越高的质量需求。因此，本文针对服役破损叶片的曲面重构及刀路生成方法，提出了基于数字化技术的叶片重构与加工方法，实现了对叶片进行数字化处理和自动化加工，提高了生产效率和加工质量。
二、叶片损伤分析及数字化建模
叶片损伤分为表面损伤和内部损伤两类。本文主要针对叶片表面进行处理。通过数字化建模工具，将叶片扫描生成点云模型，然后通过三角网格化处理得到三维实体模型。在面对叶片损伤时，数字化建模可以快速便捷地获取叶片的精确数据，扫描得到的数据可以量化地描述叶片在不同位置的变形状况，为后续反演提供准确的数据基础。
三、叶片曲面重构方法
1.基于法向量加权的曲面拟合法
该方法通过继承基于参数曲面的特点，利用局部的数据来构造一个曲面模型，使得这个模型适应原始数据。对于一个给定点，首先采集其邻域内的点云数据，计算法向量加权的局部点云平面法向量，然后利用法向量加权的方法构建定向控制点，通过计算加权逐步最小二乘法计算曲面拟合系数，在曲面拟合的过程中，参数u、v可以随意选取，以满足曲面的足够平滑，以保证曲面的连续性。
2.基于小波方法的叶片曲面重构法
小波方法是一种适用于不规则数据分析和处理的有效方法。该方法利用小波基函数进行连续函数逼近，将函数表示为一组基函数的线性组合，然后对系数进行分析。叶片曲面可以看作是由不同类型的曲面变形组合而成，通过小波基函数对曲面进行局部基函数表示，从而可以根据不同类型的曲面变形重构刀路。
四、叶片刀路生成方法
叶片刀路生成是完成叶片加工的关键步骤。实现叶片刀路的自动生成可以提高生产效率，并确保刀路质量的一致性和稳定性。本文采用基于路径规划算法的自动叶片刀路生成方法，具体步骤如下：
1.建立叶片数字化模型
2.指定加工方向和加工范围
3.利用三角网格化算法对数字化模型进行网格化处理
4.根据加工方向提取出叶片切面
5.利用图像处理的方法对切面图像进行处理，减少切面噪声
6.通过路径规划算法计算出刀路
7.刀路生成完毕，进行仿真测试
五、总结
通过数字化建模和自动化加工方法，可以高效地对叶片进行曲面重构和刀路生成，缩短了生产周期，提高了精度和生产效率。本文所提出的方法可以为其他领域的数字化加工方法提供参考和借鉴，推动数字化技术在加工制造领域的应用和发展。