增压器叶轮数字化方法的实现

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　　0　引言

　　产品的数字化是逆向工程的第一步,只有获得了产品的数字化信息,才能实现产品的建模、评价、改进和制造,因此,高质量、高效率的数字化过程是高质量逆向工程的前提和保证。随着传感技术、控制技术和制造技术等相关技术的发展,出现了各种各样的数字化方法,一般来说,数字化方法可分为接触式和非接触式两种。接触式的有基于力-变形原理的触发式和连续扫描式数据采集以及基于磁场、超声波的数据采集等;而非接触式主要有激光三角测量法、激光测距法、光干涉法和结构光学法等。随着工业CT技术、核磁共振(MRI)技术的发展和成熟,断层扫描也在逆向工程中得到应用。

　　综上所述,产品的数字化是通过特定的测量设备和测量方法获取产品零件表面离散点几何坐标数据的全过程。

　　接触式和非接触式测量方法各有优缺点,一般而言,接触式测量精度较高,但测量效率较低,测量过程费用高,对测量人员有较高的技术要求。非接触式测量效率高,数据量大,便于携带,受环境影响小,但是与接触式测量相比,精度相对较低。根据特定的复杂零件,选择合适的测量方式,确定合理的测量方案,从而高精度、高效快速地实现产品的数字化,为逆向工程的后继处理提供高质量的点云数据,是一项非常重要的工作。

　　1　复杂产品数字化过程中存在的问题

　　以往一提到逆向工程,人们就会联想到曲线曲面的重构,因此人们经常会狭隘地认为曲线曲面重构就是逆向工程。诚然,曲线曲面的三维重构在逆向工程中有着举足轻重的地位,然而,随着三维重构技术的发展和成熟、人们认识的逐渐深入,产品的数字化过程受到越来越多的重视,高质量、高效率的数字化成为研究者追求的目标。事实上,产品的数字化过程中还有很多需要解决和改善的地方。

　　1.1　研究对象的确定

　　发动机增压器在高速旋转时实现尾气驱动到压缩空气的复杂过程,不仅要求各个零/部件有较高的尺寸精度,而且由于工作过程要满足空气动力学的要求,增压器对各个零/部件的表面质量要求也极为苛刻。增压器关键零/部件的逆向工程是一个典型的高尺寸精度、高表面质量的应用范例,是逆向工程研究的热点。在国内,目前对增压器的设计,缺乏关键的经验数值,还无法进行自主的设计和开发,都是仿造国外的现成产品,因此,逆向工程也为增压器的技术引进提供一个可行的捷径,有很好的应用价值。本文将结合增压器中的关键零件———叶轮,展开相关研究。

　　图1所示为增压器压气机叶轮。