[實用新型]一種高精度的航空發動機葉片自動三維測量系統

有效

• 申請號: 201420784509.5
• 申請日: 2014-12-11
• 公開（公告）號: CN204269086U
• 公開（公告）日: 2015-04-15
• 發明（設計）人: 李中偉;史玉升;程旭
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李智

技術領域

本實用新型屬于精密測量領域，更具體地，涉及一種高精度的航空發動機葉片自動三維測量系統。

背景技術

隨著國內航空航天領域的大力發展，航空發動機葉片三維測量技術在航空航天、武器裝備等領域有著越來越廣泛的應用前景。

現代客機或軍用噴氣飛機的每個渦輪正常運作依賴于一千多個渦輪轉子葉片和導向器葉片的無差錯功能。在此類情況下，最高質量標準只能以微米為測量單位。因此，這些具有不規則表面形態的高度復雜組件具有非常嚴格的容差范圍。

以航空航天葉片測量為例，目前在絕大多數國內企業中，仍然采用人工檢測的方式進行葉片的測量，這種方法測量成本很高，且檢測精度低。近年來，接觸式三坐標法以及非接觸式光學測量方法在航空葉片測量中得到了初步應用。接觸式三坐標法是一種通用測量方法，通常用于規則物體形面的測量。當對諸如航空發動機葉片這種自由曲面形面進行質量檢測時，接觸式檢查法無論是在時間還是在質量方面都無法達到所需標準：對單個渦輪葉片進行檢測時，使用坐標測量機往往需要數個小時來完成檢測，而且利用這種測量方法只能捕獲目標幾何結構中的獨立點，無法實現葉片整體三維形貌的測量和葉片關鍵參數的分析。

非接觸式光學測量方法則主要有飛行時間法和結構光法。飛行時間法(又稱光切法)是采用線激光對自由曲面表面進行掃描，一次測量可以得到被測表面一條線的三維數據點，從而提高測量效率，但其測量精度低于航空葉片的精度檢測要求。且航空發動機渦輪葉片表面可能已經經過鍛造、?軋制或拋光，有些部分非常光亮，使用飛行時間法測量高反光物體表面時，物體表面的鏡面反射會給測量結果造成很大影響。

結構光投影法在自由曲面測量過程當中也被運用到，采用結構光投影法測量速度比飛行時間法更快，一次測量可以得到投影區域內的三維數據點，但一方面結構光投影法測量精度比飛行時間法還要低，另一方面結構光投影法測量高反光性表面得到的測量數據精度也會受到影響。

綜上所述：目前，接觸式三坐標測量法、飛行時間法、結構光投影法各有優點，但均無法同時滿足航空發動機葉片三維形貌測量高精度、高分辨率、高效率的要求。

實用新型內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本實用新型提供了一種高精度的航空發動機葉片自動三維測量系統，該系統能夠同時滿足航空發動機葉片三維形貌測量高精度、高分辨率、高效率的要求。

為實現上述目的，按照本實用新型的一個方面，提供了一種高精度的航空發動機葉片自動三維測量系統，包括

運動支撐平臺；

三軸運動機構，安裝在運動支撐平臺上；

旋轉工作臺，安裝在三軸運動機構上；

工裝，安裝在旋轉工作臺上，包括圓柱段及夾具段；

距離傳感器，安裝在三軸運動機構上，其與夾具段之間的距離能夠通過三軸運動機構的移動進行調整；

三軸伺服編碼器，用于采集三軸運動機構位置信息；

運動控制通訊盒，用于控制三軸運動機構的運動及接收三軸伺服編碼器與距離傳感器反饋的工件實體的橫截面輪廓曲線的采集點集信息；

數據處理裝置，用于對采集點集進行處理，以得到工件實體的完整表面輪廓。

優選地，所述三軸運動機構包括X軸運動機構、Y軸運動機構和Z軸運動機構，X軸運動機構包括X軸伺服電機及由其驅動的X軸移動臺，Y軸運動機構安裝在X軸移動臺上，Y軸運動機構包括Y軸伺服電機及由其驅動的Y軸移動臺，旋轉工作臺安裝在Y軸移動臺上，Z軸運動機構包括Z軸伺服電機及由其驅動的Z軸移動臺，所述距離傳感器安裝在Z軸移動臺上，所述X軸伺服電機、Y軸伺服電機和Z軸伺服電機均與運動控制通訊盒相連，距離傳感器發出的激光平行于Y軸，所述三軸伺服編碼器用于采集X軸移動臺、Y軸移動臺及Z軸移動臺的位置信息。

總體而言，通過本實用新型所構思的以上技術方案與現有技術相比，由于使用距離傳感器作為測量終端，配合精密三軸運動機構，可以獲得工件表面被測點的精確位置信息，能夠取得下列有益效果：本三維測量系統使用距離傳感器作為測量終端，可以獲得被測區域的表面點的位置信息；同時配合三軸運動機構，可以實現工件實體的分區域測量，并最終將測量得到的局部范圍的密集點云數據自動融合到同一坐標系下，實現工件的完整精密測量，以完成對工件實體的質檢工作。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖；

圖2為本實用新型中坐標系配準流程圖；

圖3為本實用新型中旋轉工作臺的旋轉軸標定的流程圖；

圖4為本實用新型中路徑規劃的流程圖。