【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及航空發動機葉片表面拋丸，具體涉及一種自適應航空發動機葉片表面拋丸控制系統及拋丸工藝。
技術介紹
1、航空發動機葉片是現代工業中的關鍵部件，它們位于航空發動機中溫度最高、應力最復雜、環境最惡劣的部位，直接影響著發動機的性能和可靠性，葉片不僅要承受極高的工作溫度，還要承受巨大的氣動力和離心力作用，因此其性能水平，尤其是承受溫度的能力，已成為衡量發動機先進水平的重要標志。葉片表面處理的重要性不言而喻，它能夠保護部件免受環境和操作危害的影響以及能夠提高部件的耐久性。拋丸工藝在葉片表面處理中扮演著重要角色，它通過高速噴射鋼丸（或玻璃丸）對金屬表面進行沖擊和摩擦，清除表面鐵銹及其他污染，得到一定粗糙度的表面，顯露金屬本色。更重要的是，拋丸能夠使零件表面硬化，生成硬化層，增加零件表面對塑性變形和斷裂的抵抗能力，并使表層產生壓應力，提高抗腐蝕性和抗疲勞強度。
2、然而，現有的拋丸工藝在處理復雜形狀表面時面臨挑戰，對復雜表面區域（如凹陷、邊緣、拐角等）的處理缺乏精確調控，容易出現彈丸堆積和噴丸不均的問題，此外，傳統工藝通常采用固定的噴嘴角度和噴射參數，難以動態調整拋丸參數，這限制了拋丸工藝在復雜形狀葉片表面處理中的應用。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于克服現有技術不足，提供一種自適應航空發動機葉片表面拋丸控制系統及拋丸工藝，能夠實現對復雜形狀葉片表面的精確和均勻處理，同時能夠動態調整拋丸噴射參數以提高拋丸質量。
2、為實現上述目的，本專利技術采用的技術方
3、一種自適應航空發動機葉片表面拋丸控制系統，包括：
4、測量模塊，用于獲取航空發動機葉片復雜表面的三維幾何形狀并生成數字化三維模型；
5、傳感器模塊，用于實時監測并反饋拋丸過程中航空發動機葉片表面各區域內的粗糙度、溫度和彈丸堆積量；
6、控制模塊，將所述傳感器模塊反饋的數據與生成的所述數字化三維模型的每個區域對應起來，采用自適應算法動態調整拋丸噴射參數；
7、拋丸執行模塊，包括由伺服電機控制的可調噴嘴和多噴嘴協同系統，用于根據控制模塊的指令，執行拋丸工藝，以實現葉片復雜表面區域的均勻拋丸處理；
8、實時監控反饋模塊，實時監控葉片表面的拋丸狀態并反饋給控制模塊，用于對所述拋丸噴射參數進行動態調整，避免彈丸堆積并確保拋丸均勻性。
9、作為優選的技術方案：
10、可選地，所述測量模塊為3d掃描或激光測量模塊，用于對葉片復雜表面的高精度掃描，生成數字化三維模型，并將該模型輸入所述控制模塊，以動態調整拋丸噴嘴的噴射參數，其包括：
11、高精度三維激光掃描設備，采用非接觸式激光掃描技術，掃描葉片的外形和表面曲率，生成葉片的三維點云數據；
12、工業相機和結構光系統，通過工業相機配合結構光投射，對葉片表面進行多角度的測量，獲取高分辨率三維形貌數據；
13、基于計算機斷層掃描技術的三維建模系統，通過對葉片表面的多角度x射線掃描，獲取葉片復雜內部和表面幾何信息；
14、所述生成數字化三維模型包括如下步驟：
15、步驟一，將所述三維點云數據、高分辨率三維形貌數據以及葉片復雜內部和表面幾何信息進行去噪、數據精簡和點云對齊處理；
16、步驟二，采用nurbs曲線對所述三維點云數據、所述高分辨率三維形貌數據以及所述葉片復雜內部和表面幾何信息擬合，擬合出葉片的基本曲線后，通過蒙面法構建葉片的初始曲面模型；
17、步驟三，采用自動化圖像處理軟件對所述初始曲面模型中出現的空洞或表面不平滑的位置進行修復和優化，進而生成數字化三維模型，模型格式包括stl、obj、ply或step。
18、可選地，所述傳感器模塊包括：
19、表面粗糙度傳感器，用于實時檢測葉片表面的粗糙度，以及在拋丸過程中確保表面質量達到工藝要求；
20、溫度傳感器，用于實時監控葉片表面的溫度；
21、光學傳感器，用于實時檢測并反饋拋丸過程中彈丸在葉片復雜表面區域的分布情況，防止彈丸堆積。
22、可選地，所述自適應算法為模糊控制算法，根據葉片復雜表面的三維幾何形狀信息和傳感器反饋的數據，自適應地調整拋丸噴射參數。
23、可選地，所述模糊控制算法的具體步驟如下：
24、s1，將待拋丸處理的葉片的三維幾何形狀信息和所述傳感器模塊反饋的數據進行融合，通過數據映射或區域分隔進行對應，具體為將傳感器反饋的葉片復雜表面各區域內的粗糙度、溫度和彈丸堆積量的數據與所述數字化三維模型的每個曲率區域進行對應；
25、s2，將葉片復雜表面各區域的曲率值，以及各區域內不同粗糙度、溫度和彈丸堆積量的數值定義為多個輸入變量，再將所述多個輸入變量模糊化為若干模糊集合，其中模糊集合包括曲率的模糊集合、粗糙度的模糊集合、溫度的模糊集合以及彈丸堆積量的模糊集合；
26、s3，基于工程經驗和實驗結果，建立if-then模糊控制規則庫；
27、s4，根據傳感器模塊實時獲取的數據，應用模糊控制規則庫進行推理，得到拋丸噴射參數的調整值，得出輸出變量的模糊值集合，其中所述拋丸噴射參數包括噴射角度、噴射壓力、噴射速度和噴射流量；
28、s5，將所述輸出變量的模糊值集合轉換為具體的拋丸噴射參數控制指令，并將這些控制指令通過pid信號傳送給所述拋丸執行模塊；
29、s6，所述拋丸執行模塊執行拋丸工藝的過程中所述實時監測反饋模塊通過傳感器模塊實時監測到的葉片表面粗糙度、溫度和彈丸堆積量的反饋數據，評估步驟s5中的所述拋丸噴射參數是否達到預設的最佳工藝數值，具體為將表面粗糙度、溫度和/或彈丸堆積量的反饋數據與預設的最佳工藝數值進行對比，若有誤差，則系統重復步驟s4和s5，直至達到所述預設的最佳工藝數值，否則，停止拋丸；其中，所述預設的最佳工藝數值指在系統中提前輸入最佳表面粗糙度數值、最佳溫度數值和最佳彈丸堆積量數值，預設的最佳工藝數值基于工程經驗和實驗結果得到。
30、可選地，步驟s2中，所述曲率的模糊集合指數字化三維模型的每個區域根據曲率數值建立曲率的模糊集合并定義為低曲率模糊集合、中等曲率模糊集合、高曲率模糊集合，所述粗糙度的模糊集合指根據葉片表面各區域粗糙度的數值建立粗糙度的模糊集合并定義為低粗糙度模糊集合、中等粗糙度模糊集合、高粗糙度模糊集合，所述溫度的模糊集合指根據葉片表面各區域溫度的數值建立溫度的模糊集合并定義為低溫模糊集合、正常溫度模糊集合、高溫模糊集合，所述彈丸堆積量的模糊集合指根據葉片表面各區域彈丸堆積量的數值建立彈丸堆積量的模糊集合并定義為低堆積量模糊集合、正常堆積量模糊集合、高堆積量模糊集合。
31、可選地，所述曲率的模糊集合是根據葉片表面曲率半徑r劃分，所述低曲率模糊集合為r＞1000mm，所述中等曲率模糊集合為200mm≤r≤1000mm，所述高曲率模糊集合為r＜200mm；
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【技術保護點】
1.一種自適應航空發動機葉片表面拋丸控制系統，其特征在于：包括：
2.根據權利要求1所述的一種自適應航空發動機葉片表面拋丸控制系統，其特征在于：所述測量模塊為3D掃描或激光測量模塊，用于對葉片復雜表面的高精度掃描，生成數字化三維模型，并將該模型輸入所述控制模塊，以動態調整拋丸噴嘴的噴射參數，其包括：
3.根據權利要求1所述的一種自適應航空發動機葉片表面拋丸控制系統，其特征在于：所述傳感器模塊包括：
4.根據權利要求1所述的一種自適應航空發動機葉片表面拋丸控制系統，其特征在于：所述自適應算法為模糊控制算法，根據葉片復雜表面的三維幾何形狀信息和傳感器反饋的數據，自適應地調整拋丸噴射參數。
5.根據權利要求4所述的一種自適應航空發動機葉片表面拋丸控制系統，其特征在于：所述模糊控制算法的具體步驟如下：
6.根據權利要求5所述的一種自適應航空發動機葉片表面拋丸控制系統，其特征在于：步驟S2中，所述曲率的模糊集合指數字化三維模型的每個區域根據曲率數值建立曲率的模糊集合并定義為低曲率模糊集合、中等曲率模糊集合、高曲率模糊集合，所述粗糙
7.根據權利要求6所述的一種自適應航空發動機葉片表面拋丸控制系統，其特征在于：
8.根據權利要求1所述的一種自適應航空發動機葉片表面拋丸控制系統，其特征在于：所述可調噴嘴和多噴嘴協同系統用于對葉片不同表面區域同時進行拋丸處理，不同噴嘴根據葉片的局部三維幾何形狀特征由所述控制模塊分別調整拋丸噴射參數后，所述伺服電機控制各噴嘴執行拋丸工藝，確保整體拋丸效果的均勻性和一致性。
9.一種自適應航空發動機葉片表面拋丸工藝，采用權利要求1~8任一項所述的控制系統完成，其特征在于：包括以下步驟：
...【技術特征摘要】
1.一種自適應航空發動機葉片表面拋丸控制系統，其特征在于：包括：
2.根據權利要求1所述的一種自適應航空發動機葉片表面拋丸控制系統，其特征在于：所述測量模塊為3d掃描或激光測量模塊，用于對葉片復雜表面的高精度掃描，生成數字化三維模型，并將該模型輸入所述控制模塊，以動態調整拋丸噴嘴的噴射參數，其包括：
3.根據權利要求1所述的一種自適應航空發動機葉片表面拋丸控制系統，其特征在于：所述傳感器模塊包括：
4.根據權利要求1所述的一種自適應航空發動機葉片表面拋丸控制系統，其特征在于：所述自適應算法為模糊控制算法，根據葉片復雜表面的三維幾何形狀信息和傳感器反饋的數據，自適應地調整拋丸噴射參數。
5.根據權利要求4所述的一種自適應航空發動機葉片表面拋丸控制系統，其特征在于：所述模糊控制算法的具體步驟如下：
6.根據權利要求5所述的一種自適應航空發動機葉片表面拋丸控制系統，其特征在于：步驟s2中，所述曲率的模糊集合指數字化三維模型的每個區域根據曲率數值建立曲率的模糊集合并定義為低曲率模糊集合、中等曲...
【專利技術屬性】
技術研發人員：周繼德，張程，蔣明，李元斌，
申請(專利權)人：成都裕鳶航空智能制造股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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