专利名称：特征化机器零件中边折的几何参数的计算机实现的系统的利记博彩app
技术领域：
本发明一般地涉及一种与制造机器零件有关的测量技术，并更特别地涉及用于特征化零件中边折的一个或多个几何参数的计算机实现的方法、系统和计算机程序代码。
背景技术：
当诸如涡轮翼面、压力通风机、叶根等零件在经历制造操作(比如机器加工)时，在这种零件中形成的边可能很锋利。锋利的边折或不连续性可导致薄材料的断面，其可在受到热和/机械压力时迅速地被磨损和破裂。因此，所期望的是，这种零件上的边折可被适当地配置或成形，以实现适当的机械属性。当前，精确测量和特征化这种边折是耗时且难以实现的。
已知的用于特征化零件中边折的测量技术通常要求具有伴随的计划和/或非计划操作的手工台。例如，计划的操作旨在完成边角或弯曲并且生成制图特征，而非计划操作可包括重做和修理在操作零件期间产生的裂痕、凹痕和划痕。因为这样的手工台是手工操作的，会引入所不期望的边折特征的变化，这是因为操作员的训练和/或技术级别的差异。假若给操作员提供高级别的训练是昂贵的并且可能不能提供完全满意的解决方案。例如，可以观察到，即使两个训练良好的操作员在估算统一边折时可能获得不同的结果。因而，所期望的是，提供用于定量特征化边折而不受上述缺点影响的自动技术。还期望一致地实现相当高度的可重复性和精确性，以便适当地特征化任何给定边折的可应用参数。
参看由下列附图组成的制图，根据下列描述，本发明的这些和其它优点将更加清楚图1说明了包括具有边折的槽的示例零件，比如具有圆角的斜面。
图2说明了对应于图1所示边折的多个成像边缘图案。
图3说明了示例三维(3-D)成像数据，其可从图2所示的边缘图案通过计算机提取。
图4说明了表示图1所示边折的示例剖面的线条。
图5是描述体现本发明各方面的过程示例步骤的流程图。
图6示出可用来特征化示例圆角的示例参数。
图7示出示根据本发明各方面的示例滑动窗口，用来选择要处理的多个数据点。
图8示出用于特征化边折的示例斜率曲线和斜率差曲线。
图9示出图形报告，说明用于特征化边折并包括标称半径和根据本发明各方面计算的半径之间的示例比较的示例最小圆。
具体实施例方式
图1说明示例零件10，比如用于涡轮叶片的叶根，包括槽12，其包括边折14，比如具有圆角的斜面。如在斜面、斜角、倒角和其它零件特征中所遇到的那样，可引起边缘锐度的零件特征和/或几何不连续性将在本说明上下文中称为边折。
图2说明对应于边折14的比如由多个成像边缘图案组成的图像16，其可用光学边折传感器来获得。对于想知道由与本发明相同的受让人开发的新式手持光学边折传感器有关的背景信息的读者，可参考美国专利申请No.＿＿，(代理人案号No.183374-1(34564))。
图4说明表示边折14的示例剖面的线条18。在示例实施例中，线条18表示机械配合，比如沿着3-D成像数据20(图3)中的切割线4-4。线条18由成像点组成，成像点可从用光学边折传感器获得成像边缘图案16中通过计算机提取。用于提取成像数据的示例处理技术可包括相移、三角测量和本领域技术人员理解的其它光学处理技术。
本发明的发明人认识到用于量化特征化(实质上以自动的方式)一个或多个零件中边折的几何参数的新式计算机实现的技术。描述体现本发明各方面的过程的示例步骤的流程图在图5中说明。
在图6中说明了用于示例斜角型边50的典型术语。例如，斜角50包括包括两个边52和54、两个断点56和58、以及一个中间区域60。通常，边缘52和54可在引起各自边折(例如，圆角)的每侧上包括线性(或非线性)段。断点可定义成边开始呈现弯曲转弯之前在边上最后的点。中间区域通常位于两个断点之间。
用于特征化这类边的可能示例方法包括1.在规定的公差内确定边52和54的平直度。
2.在规定的公差内定位中间区域60。
3.确定在中间区域中不存在凹陷。
4.为每个弯曲的转弯确定满足所规定的最小值的相应半径。
通常，边的平直度通过在多个边点上计算线性参数来确定，例如多个固定在直线上的边点的最小二乘方拟合。由此，如下进一步所示，应当考虑适当选择多个点来包括。
回到图4，在开始步骤30之后，步骤32允许设置窗口大小，以便处理与边的初始段对应的可选择数量的成像数据点。步骤34允许滑动所述窗口，以处理与所述边的连续段对应的相应成像数据点，其中至少一个段包括边折。在一个示例实施例中，已经通过经验知道，使用在断点和对应的端点之间大概1/3的点来为所述滑动窗口提供足够的大小。可以理解，滑动框的大小不限于任何特定的尺寸。
步骤36允许基于边的每个连续段的线条装配来生成由多个互连的线条组成的线条。图6中看到的曲线是如此生成的线条的一个示例。步骤38允许为边的每个连续段计算沿着互连线条的斜率差。图8的曲线图示出了沿着示例边的多个段所计算的斜率和斜率差的相应曲线。
步骤40允许基于所计算斜率差大小的变化来识别第一边折点。第一边折点表示边折中的第一弯曲转弯。图6中的点56是第一边折点的示例，并且同一图中的点58是第二边折点的示例。可以理解，断点位置可用于确定与公差范围的符合。
在返回到步骤44之前，步骤42允许计算用于特征化第一弯曲转弯的曲率半径。例如，图9中的半径R*1表示这种半径。如上所述，所计算的半径应当满足为每个弯曲段规定的最小值。可以为特征化第二弯曲转弯(如果有的话)进行类似的计算，所述第二弯曲转弯是部分的边折。
图7说明了包括可由相应半径特征化的单个圆形弯曲70的边折。图7还说明了可从起始点74沿着第一边76朝着第一边折点70，沿着弯曲转弯70并从第二边折点80和沿着第二边82朝终点84滑动的窗口72。可以理解，可以从线条的任何一个端开始处理边点。
在操作中，通过沿着边的建模周线滑动窗口，使用由设定窗口大小包围的点的数量来接成一系列线条。根据基本数学定律，边周线的近似曲率映射表可通过计算任何两个相邻线条之间的斜率差来获得。
图8说明为每个示例边所计算的斜率90和斜率差92的相应曲线图。如斜率差的曲线上所看见的，存在至少两个位置96，在这两个位置中存在斜率导数中的符号变化，即边开始弯曲的表示。可以看出，周线上的局部最小值97和99可被看作为与各自最小半径对应的各自位置。使用关于曲线的第一导数(斜率)和第二导数(系率差)直接的数学概念，可以声明如下1.沿着图8水平轴的数据对应于沿着由边组成的各互连段的装配线条行进的位置。因此，沿着互连段的斜率差的计算允许为边的剖面估计曲率映射表。
2.平的边段实质上对应于斜率差的绝对值为零的区域。即是，斜率值是恒定的。
3.断点被看作为斜率差的绝对值刚开始变为非零的转变点。即是，斜率大小从恒定值开始变化到变化条件。
4.每个最小半径圆应当被定位以与各自最小的曲率(k)值相对应。
如上所述，通过使用体现本发明各方面的算法，可精确且一致地确定用于特征化边折的任何可应用参数，比如装配的边线、断点和最小圆。图9中示出示例报告100，用于图形化说明用于特征化边折的各自最小圆。报告包括标称半径值(R1和R2)和根据本发明各方面计算的半径值(R*1和R*2)之间的示例量化比较。应当理解，利用本发明各方面所计算的最小半径的值基本上接近标称半径的值。
预期的是，本发明的操作方面可提供下列示例优点1.自动化边折评估过程可通过来自操作员的最少手工交互来执行。
2.高效率边折确定可仅通过点击单个按钮或适当用户界面上的图标在几秒内被执行。
3.直观报告边的评估报告不仅提供有字母数字信息，而且可显示在直观并且用户友好的图形用户界面中。
4.高的计量器可重复性和可再现性(GR&R)边折评估不再取决于操作员。因此，体现本发明各方面的过程具有非常高的可重复性和可再现性。
5.用户友好的过程。边折评估过程可被标准化，并且可以成本效率的方式适应于制造场地环境。
可以理解，本发明各方面还可体现为计算机可读介质上的计算机可读代码。计算机可读介质可以是任何可存储数据的数据存储设备，其因此可由计算机系统读取。计算机可读介质的例子可包括只读存储器、随机访问存储器、CD-ROM、DVD、磁带、光数据存储设备。计算机可读介质还可分布在网络耦合的计算机系统上，使得计算机可读代码可以分布式方式被存储和执行。
基于前面的说明，本发明的各个方面可利用计算机编程或工程技术来实现，包括计算机软件、固件、硬件或任何其子集的组合。任何这样所产生的具有计算机可读代码装置的程序，可在一个或多个计算机可读媒体中体现或提供，由此制成根据本发明的计算机程序产品，即制造的商品。计算机可读媒体可例如是固定的(硬盘)驱动器、磁盘、光盘、磁带、半导体存储器，比如只读存储器(ROM)等，或者任何发送/接收介质，比如互联网或其它通信网络等等。包含计算机代码的制造商品可通过执行直接来自介质的代码、通过将代码从一个介质拷贝到另一个介质、或通过网络传输介质来制成和/或使用。
用于制成、使用或销售本发明的设备可以是一个或多个处理系统，包括但不局限于中央处理单元(CPU)、存储器、存储设备、通信链路和设备、服务器、I/O设备、或者一个或多个处理系统的子部件，包括软件、固件、硬件或其任何子集的组合，其体现了权利要求所述的发明。
可从键盘、鼠标、笔、语音、触摸屏、或其它装置接收用户输入，通过这些装置，人类可输入数据到计算机，包括通过其它诸如应用程序的程序。
计算机科学领域的技术人员将能够容易地组合按上述适当通用目的创建的软件或专用目的计算机硬件，以创建体现本发明各方面的计算机系统或计算机子系统。
尽管已经在这里示出和描述了本发明的特定实施例，还将理解这样的实施例仅通过例子的方式提供。对于本领域技术人员来说可出现各种变型、变化和替换而不偏离本发明。由此所要的是，本发明仅仅由所附权利要求的精神和范围限定。
附图标记10 示例零件12 槽14 边折16 图像18 线条20 3-D成像数据30 开始步骤32 设置用于处理多个成像数据点的窗口大小的步骤34 滑动用于处理成像数据点的窗口的步骤36 生成线条的步骤38 计算斜率差的步骤40 识别第一边折点的步骤42 计算曲率半径的步骤44 返回步骤50 示例斜角型边52，54 边
56，58 断点60 中间区域70 单个圆形弯曲72 可滑动窗口74 起始点76 第一边78 第一边折点80 第二边折点90 斜率曲线92 斜率差96 位置97，99 局部最小值100 示例报告
权利要求
1.一种用于定量特征化零件(10)中边折的一个或多个几何参数的系统，包括用户接口，用于设置窗口大小(32)，以便处理与零件中边的初始段对应的可选择数量的成像数据点；用于滑动窗口(34)的处理器，用于处理与所述边的连续段对应的相应成像数据点，至少一个所述段包括零件中的边折；用于基于边的每个连续段的线条装配来生成由多个互连的线条组成的线条(36)的处理器；用于为边的每个连续段计算沿着互连线条的斜率差(38)的处理器；用于基于所计算斜率差大小的变化来识别第一边折点(40)的处理器，所述第一边折点表示在所述边折中的第一弯段；和用于计算用于特征化所述第一弯曲转弯的曲率半径(42)的处理器。
2.权利要求1的系统，其中单个处理器单元构成所述处理器。
3.权利要求1的系统，还包括用于基于所计算斜率差大小的另一变化来识别第二边折点的处理器，所述第二边折点表示在所示边折中的第二弯段。
4.权利要求3的系统，还包括用于计算用于特征化所述第二弯段的曲率半径的处理器。
5.权利要求4的系统，还包括用户显示器，用于通过用户接口面板显示边折的与特征化第一弯段的曲率半径以及特征化第二弯段的曲率半径有关的字母数字信息，如果有的话。
6.权利要求5的系统，还包括用户显示器，用于通过用户接口面板显示边折的与特征化第一弯段的曲率半径以及特征化第二弯段的曲率半径有关的图形信息，如果有的话。
7.一种用于定量特征化零件中边折的一个或多个几何参数的计算机实现的方法，包括设置窗口大小(32)，以便处理与零件中边的初始段对应的可选择数量的成像数据点；滑动窗口(34)，以便处理与所述边的连续段对应的相应成像数据点，至少一个所述段包括零件中的边折；基于边的每个连续段的线条装配来生成由多个互连的线条组成的线条(36)；为边的每个连续段计算沿着互连线条的斜率差(38)；基于所计算斜率差大小的变化来识别第一边折点(40)，所述第一边折点表示在所述边折中的第一弯段；和计算用于特征化所述第一弯曲转弯的曲率半径(42)。
8.权利要求7的计算机实现方法，还包括基于所计算斜率差大小的另一变化来识别第二边折点，所述第二边折点表示在所示边折中的第二弯段。
9.权利要求8的计算机实现方法，还包括计算用于特征化所述第二弯段的曲率半径。
10.权利要求9的计算机实现方法，还包括通过用户接口面板显示边折的与特征化第一弯段的曲率半径以及特征化第二弯段的曲率半径有关的字母数字信息，如果有的话。
11.权利要求9的计算机实现方法，还包括通过用户接口面板显示边折的与特征化第一弯段的曲率半径以及特征化第二弯段的曲率半径有关的图形信息，如果有的话。
全文摘要
提供一种计算机实现的方法、系统和计算机程序代码，用来特征化边折(14)，例如可引起边缘锐度的零件特征和/或几何参数，如在斜面、斜角、倒角和其它零件特征中可能遇到的。该方法能够精确地和一致地确定制造设置、例如，用于特征化边折的任何可应用的集合参数。
文档编号G01B21/00GK1967141SQ20061014852
公开日2007年5月23日 申请日期2006年11月15日 优先权日2005年11月15日
发明者K·G·哈丁, 郑建明, 李永青, 贾明, 宋桂菊, J·B·罗斯, R·G·伊萨克斯 申请人:通用电气公司