[發明專利]一種非接觸測量空間曲面微小孔直徑和坐標位置的方法

有效

• 申請號: 201310577676.2
• 申請日: 2013-11-18
• 公開（公告）號: CN103557802A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 王呈;穆軒;王東;劉鵬;周永兆
• 申請（專利權）人: 沈陽黎明航空發動機（集團）有限責任公司
• 主分類號: G01B11/08
• 分類號: G01B11/08;G01B11/00
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

1.一種非接觸測量空間曲面微小孔直徑和坐標位置的方法，其特征在于，將遠心光學鏡頭與帶二維轉臺工作臺的三坐標測量機進行復合，形成五軸光學復合坐標測量機；應用接觸式探頭建立空間曲面微小孔直徑和坐標位置工件的測量基準，應用二維轉臺工作臺按照空間曲面微小孔軸線方向確定空間姿態，應用遠心光學鏡頭提取空間曲面微小孔圖像。

2.按照權利要求1所述的非接觸測量空間曲面微小孔直徑和坐標位置的方法，其特征在于，二維轉臺工作臺為雙軸精密轉臺。

3.按照權利要求1所述的非接觸測量空間曲面微小孔直徑和坐標位置的方法，其特征在于，微小孔為航空發動機葉片氣膜孔，通過使用葉片定位裝置和葉片榫齒接觸實現對葉片的定位。

4.按照權利要求3所述的非接觸測量空間曲面微小孔直徑和坐標位置的方法，其特征在于，航空發動機葉片氣膜孔測量基準和坐標系的建立如下：

1)葉片O-O軸線的建立

在二維轉臺工作臺上設置葉片定位裝置，葉片定位裝置的兩定位塊：固定定位塊和活動定位塊，相對設置于葉片的榫齒兩側，葉片定位裝置的頂部表面為定位裝置平面；兩定位塊與榫齒無縫隙接觸，所述無縫隙接觸的圓弧柱面中心即為葉片F基準平面；葉片定位裝置在垂直于葉片O-O軸線的榫齒方向的一端設有定位球，與葉片T基準平面接觸，實現該方向的定位，使葉片O-O軸線與葉片定位裝置中心軸線和二維轉臺工作臺水平回轉軸重合；

根據葉片O-O軸的位置調整定位球，使定位球的一端至葉片定位裝置中心回轉軸的距離為L，與葉片T基準平面在至葉片O-O軸線的距離相等，以保證葉片在榫齒長度方向上的準確定位；

2)葉片F基準的建立

與葉片榫齒無縫隙接觸的兩定位塊圓弧柱面的中心在葉片F基準平面內；建立F基準平面實際操作中，使葉片定位裝置處于夾緊狀態的兩定位塊圓弧柱面的中心所構成的平面與葉片F基準平面重合，并測出該平面到定位裝置平面的距離，完成葉片F基準的建立；

3)建立葉片測量基準坐標系

由葉片F基準平面、葉片O-O軸線、X軸線建立坐標系，其中：坐標系的Z軸為葉片O-O軸線，坐標系的X軸和Y軸設在葉片F基準平面內，坐標系的X軸與葉片榫齒對稱面平行。

5.按照權利要求3所述的非接觸測量空間曲面微小孔直徑和坐標位置的方法，其特征在于，航空發動機葉片氣膜孔測量用的裝置由兩部分組成：遠心光學鏡頭與帶二維轉臺工作臺的三坐標測量機，光學鏡頭位于接觸式探頭的一側，光學鏡頭與三坐標測量機復合設計構成空間曲面氣膜孔直徑和坐標位置的測量裝置。

6.按照權利要求5所述的非接觸測量空間曲面微小孔直徑和坐標位置的方法，其特征在于，二維轉臺工作臺可繞相互垂直的兩個轉軸旋轉，既可繞垂直于水平面的回轉軸旋轉，又可繞平行于水平面的回轉軸旋轉，通過二維轉臺工作臺在二維方向的轉動，帶動葉片定位裝置上的被測葉片，以調整氣膜孔與光軸上光學鏡頭的相互位置關系；二維轉臺工作臺與葉片定位裝置一起構成控制葉片的氣膜孔空間位置的機構，使氣膜孔中心軸線與遠心光學鏡頭同軸或平行，以保證攝像機通過遠心光學鏡頭提取氣膜孔輪廓圖像；遠心光學鏡頭是在氣膜孔中心軸線方向上，獲取相對于物鏡距離不同的點構成孔輪廓空間線的像，并在攝像機靶面上清晰地顯示成孔的二維圖像。

7.按照權利要求6所述的非接觸測量空間曲面微小孔直徑和坐標位置的方法，其特征在于，攝像機將氣膜孔二維圖像數據送測量軟件進行評價，得到氣膜孔的直徑和兩維坐標位置尺寸，氣膜孔的角度由雙軸精密轉臺確定并給出。

8.按照權利要求6所述的非接觸測量空間曲面微小孔直徑和坐標位置的方法，其特征在于，測量航空發動機葉片空間曲面氣膜孔直徑和位置尺寸的過程，具體如下：

(1)將普通測針安裝在三坐標測量機接觸式探頭上校準三坐標標準球，滿足測量要求后與吸盤一起放到測針庫的指定位置；

(2)將葉片裝夾在葉片定位裝置上，并用指示表調整找正，使葉片定位裝置中心、葉片O-O軸線和雙軸精密轉臺中心軸線同軸；

(3)調用普通測針，按照圖紙要求建立測量基準和坐標系；

(4)按照圖紙要求給定的氣膜孔空間角度，鍵盤輸入雙軸精密轉臺應轉的角度，使氣膜孔中心軸線與遠心光學鏡頭同軸或平行；

(5)使用遠心光學鏡頭瞄準被測葉片氣膜孔，提取氣膜孔空間輪廓曲線，攝像機將經遠心光學鏡頭獲得的該氣膜孔二維圖像數據送測量軟件進行評價，得到氣膜孔的直徑和兩維坐標位置尺寸，獲得測量結果。