基于改进萤火虫算法的航发叶片3D采样方法研究

摘要

航发叶片是航空发动机的重要零件,其加工精度将直接影响航空发动机的使用性能与寿命。对叶片加工精度的评价通常采用3D轮廓测量方式实现。由于作为典型自由曲面代表的叶片结构复杂,存在较大的空间扭曲度,不仅导致其加工困难,也加剧了测量的难度。三坐标测量机是目前叶片轮廓测量精度最高的检测方式,受制于叶片型面复杂度和目前触点式三坐标测量技术限制,需要采集大量的表面数据点才能全面地表征叶片表面特征,使得测量效率极低。从曲面3D模型采样的角度出发,提出了基于改进萤火虫算法的采样点提取方法,首先提取叶片各截面曲线,其次对提取曲线分段并以等弧长方法均匀采点,按顺序提取的初始点位置数据模拟建立小型萤火虫群落,计算群落内点曲率关系并确定目标位置点的移动方向以及步长,实现已知分布点的点位自动更新,最终得到叶片表面所有关键特征采样点。本文算法可实现测量点数自由配置,通过该方式达到调整测量效率的目的,再代入算法实现了采样点还原精度的提升,通过对比等弧长采样算法以及等参数采样算法采样结果,拟合曲线与原始曲线的轮廓偏差、最大位置偏差、平均位置偏差,确定本文采样算法结果明显优于前两种算法。