[發明專利]渦輪導向器排氣面積自動測量系統及測量方法

在審

• 申請號: 202110790298.0
• 申請日: 2021-07-13
• 公開（公告）號: CN113686268A
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發明（設計）人: 吳桐;羅曉濤;王卿;潘兆義;史勇;高繼昆;閆峰;劉柯;于潔;李業棟;孫增玉;高越;王杏
• 申請（專利權）人: 北京航天計量測試技術研究所;西安航天發動機有限公司
• 主分類號: G01B11/28
• 分類號: G01B11/28;G01M15/02
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 許姣

1.渦輪導向器排氣面積自動測量系統，其特征在于：包括：數據采集模塊、變位機構模塊和數據處理模塊(8)；

所述數據采集模塊采用非接觸測量方法，測量被測導向器(5)每個喉道輪廓的三維點云坐標；

所述變位機構模塊用于自動調整所述數據采集模塊與所述被測導向器(5)間的相對空間位置，以實現所述數據采集模塊對所述被測導向器(5)的遍歷掃描；

所述數據處理模塊(8)依據所述數據采集模塊測得的每個喉道輪廓的三維點云坐標，擬合每個喉道的三維輪廓，進而計算每個喉道的排氣面積與被測導向器(5)總排氣面積。

2.如權利要求1所述的渦輪導向器排氣面積自動測量系統，其特征在于：所述數據采集模塊包括：光學掃描儀(4)和定位工裝(6)；

所述光學掃描儀(4)與所述變位機構模塊相連，通過所述變位機構模塊帶動所述光學掃描儀(4)運動，以定位所述光學掃描儀(4)與所述被測導向器(5)的相對空間位置；

所述定位工裝(6)定位、夾緊所述被測導向器(5)；同時在所述定位工裝(6)上沿周向間隔設置有三個以上能夠被所述光學掃描儀(4)識別的標記點。

3.如權利要求2所述的渦輪導向器排氣面積自動測量系統，其特征在于：所述光學掃描儀(4)上設置有測距模塊，用于測量所述光學掃描儀(4)鏡頭與被測導向器(5)間的距離，使所述光學掃描儀(4)進行測量時處于最佳測量距離。

4.如權利要求3所述的渦輪導向器排氣面積自動測量系統，其特征在于：所述測距模塊采用紅外定位傳感器。

5.如權利要求2所述的渦輪導向器排氣面積自動測量系統，其特征在于：所述變位機構模塊包括：六自由度機器人(3)、單軸轉臺(7)與自動化控制單元(1)；

所述光學掃描儀(4)與所述六自由度機器人(3)的末端相連，通過所述六自由度機器人(3)帶動所述光學掃描儀(4)運動；

所述單軸轉臺(7)通過所述定位工裝(6)與所述被測導向器(5)相連，用于帶動所述被測導向器(5)回轉；

所述自動化控制單元(1)依據預設程序控制所述六自由度機器人(3)、所述光學掃描儀(4)和所述單軸轉臺(7)運動，完成所述光學掃描儀(4)對所述被測導向器(5)的遍歷掃描。

6.如權利要求5所述的渦輪導向器排氣面積自動測量系統，其特征在于：所述六自由度機器人(3)為協作機器人，具有自動工作模式和協作工作模式。

7.如權利要求5所述的渦輪導向器排氣面積自動測量系統，其特征在于：將所述單軸轉臺(7)主軸設計為所述六自由度機器人(3)的第七軸，即將單軸轉臺控制器集成在六自由度機器人控制器中，通過六自由度機器人控制器實現對所述六自由度機器人(3)和所述單軸轉臺(7)的控制。

8.如權利要求2所述的渦輪導向器排氣面積自動測量系統，其特征在于：所述定位工裝(6)為碳纖維材質。

9.渦輪導向器排氣面積自動測量方法，基于上述權利要求5-8任一項所述的渦輪導向器排氣面積自動測量系統；其特征在于：

步驟一：將被測導向器(5)與定位工裝(6)連接固定；

步驟二：通過上位機啟動自動化控制單元(1)，所述自動化控制單元(1)控制六自由度機器人(3)、光學掃描儀(4)以及單軸轉臺(7)按照預設時序聯動工作，實現自動測量；具體為：首先通過控制六自由度機器人(3)運動，定位所述光學掃描儀(4)與被測導向器(5)相對空間位置；然后啟動所述光學掃描儀(4)和單軸轉臺(7)，進行當前位置的周向遍歷掃描：即所述單軸轉臺(7)按照設定頻率回轉，所述單軸轉臺(7)每轉設定角度向自動化控制單元(1)反饋一次信號，所述自動化控制單元(1)由此控制光學掃描儀(4)對所述被測導向器(5)的當前位置進行局部掃描，得到喉道局部三維輪廓點云數據；

步驟三：當所述單軸轉臺(7)回轉一周后，向所述自動化控制單元(1)反饋信號，所述自動化控制單元(1)暫停所述光學掃描儀(4)和單軸轉臺(7)，并控制所述六自由度機器人(3)運動，將所述光學掃描儀(4)移動至下一設定位置；然后重新啟動所述光學掃描儀(4)和單軸轉臺(7)，在當前位置重復周向遍歷掃描；

步驟四：當所述光學掃描儀(4)遍歷預設的所有位置后，由此完成對被測導向器(5)的自動化掃描過程，并將掃描數據實時發送給數據處理模塊(8)；

步驟五：所述數據處理模塊(8)依據接收到的喉道局部三維輪廓點云數據自動進行每個喉道的三維輪廓的擬合，以及每個喉道的排氣面積與被測導向器(5)總排氣面積的計算。