[發(fā)明專利]基于計(jì)算機(jī)視覺的扇形段葉片表面缺陷測量方法及裝置

在審

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• 申請日: 2021-09-08
• 公開（公告）號: CN113791086A
• 公開（公告）日: 2021-12-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 段發(fā)階;李天宇;傅驍;劉昌文;李佳欣;艾雙哲;韓彭威
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: G01N21/95
• 分類號: G01N21/95;G01N21/88
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 程毓英

本發(fā)明涉及一種基于計(jì)算機(jī)視覺的扇形段葉片表面缺陷測量裝置及方法，測量裝置包括分度盤，角度位移臺，直線位移臺，微型視覺探頭，帶動探頭進(jìn)行z方向移動的探頭端位移臺和帶動微型視覺探頭實(shí)現(xiàn)一維轉(zhuǎn)動的旋轉(zhuǎn)位移臺。所述的微型視覺探頭，包括底座，與底座固定連接的線激光器，探頭短臂，探頭長臂，微型相機(jī)和反光鏡，其中，反光鏡，固定于探頭長臂，用于將線激光反射至葉片表面，并將葉片表面的圖像反射到微型相機(jī)上；微型相機(jī)，固定于微型視覺探頭短臂，用于對通過反光鏡反射到鏡頭中的葉片表面圖像進(jìn)行采集；待測扇形段葉片被斜向固定，便于探頭長臂和反光鏡的伸入葉片內(nèi)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及壓氣機(jī)扇形段葉片非接觸測量領(lǐng)域，特別是一種基于計(jì)算機(jī)視覺的葉片表面缺陷測量裝置。

背景技術(shù)

在航空發(fā)動機(jī)中，發(fā)動機(jī)葉片長期工作在高溫、高腐蝕等極端環(huán)境中，在服役的過程中非常容易產(chǎn)生裂紋、凹痕、劃痕、裂口等表面缺陷，嚴(yán)重影響設(shè)備安全。目前主流航空壓氣機(jī)葉片在研制過程中，每次試驗(yàn)之后需進(jìn)行故障檢測，壓氣機(jī)扇形段葉片數(shù)量大，每級葉片多達(dá)數(shù)十甚至上百片，檢測項(xiàng)目多，壓氣機(jī)靜子葉片在葉盤上處于高密度分布狀態(tài)，葉片間距僅10mm左右，測量空間極其狹小，且缺陷本身的尺度小、形態(tài)差異大，檢測過程極易受環(huán)境及零件結(jié)構(gòu)本身影響，特征提取非常困難，因此葉片表面缺陷檢測及判定一直是葉片故障檢測過程中的難點(diǎn)。傳統(tǒng)葉片裂紋等表面缺陷檢測的方法需要把葉片從發(fā)動機(jī)中取出，拿到實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行微晶分析，這種檢測方法需要對葉片進(jìn)行破壞，屬于有損檢測。現(xiàn)有的檢測方法多依賴人工，由檢測人員手持檢測設(shè)備實(shí)現(xiàn)檢測，然而現(xiàn)有的檢測設(shè)備尺寸較大，無法伸入葉片間隙中從而實(shí)現(xiàn)對深處葉片表面的掃描，此外，依賴人工手持探頭進(jìn)行葉片掃描檢測，易受檢測人員經(jīng)驗(yàn)影響，出現(xiàn)漏檢的情況。因此，檢測儀器設(shè)備的小型化，自動化是目前的重要問題。

傳統(tǒng)的無損檢測主要有X射線檢測、紅外熱圖檢測和超聲檢測等，X射線檢測能直觀檢測出葉片內(nèi)部裂紋，容易對檢測人員身體產(chǎn)生危害，紅外熱圖檢測一般由檢測人員手持紅外探頭進(jìn)行葉片掃描，對檢測人員的要求高，而超聲檢測檢測設(shè)備輕，易于實(shí)現(xiàn)自動化，但是不適于復(fù)雜曲面葉片的表面檢測。針對可以拆卸的自由葉片，可以依賴于雙目立體視覺進(jìn)行葉片的三維重建，但是扇形段葉片間隙狹小，雙目結(jié)構(gòu)等常規(guī)的視覺檢測系統(tǒng)體積較大，無法檢測。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種扇形段葉片表面缺陷的無接觸式在線測量裝置及方法，設(shè)計(jì)微型視覺探頭，基于改進(jìn)的反射式激光三角法，實(shí)現(xiàn)對扇形段葉片表面瑕疵的精確在線識別和測量。解決傳統(tǒng)方法無法在狹小空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)葉片表面缺陷檢測的問題，減小葉片表面瑕疵漏檢率，提升葉片表面瑕疵測量精度。技術(shù)方案如下：

一種基于計(jì)算機(jī)視覺的扇形段葉片表面缺陷測量裝置，包括分度盤，角度位移臺，直線位移臺，微型視覺探頭，帶動探頭進(jìn)行z方向移動的探頭端位移臺和帶動微型視覺探頭實(shí)現(xiàn)一維轉(zhuǎn)動的旋轉(zhuǎn)位移臺，其特征在于，

分度盤，用于固定待測扇形段葉片并帶動待測扇形段葉片旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)不同葉片的測量工位切換，分度盤固定在角度位移臺上；

角度位移臺，用于進(jìn)行固定在分度盤上的待測扇形段葉片與微型視覺探頭的角度微調(diào)，角度位移臺固定在葉片端直線位移臺上；

葉片端直線位移臺，用于帶動角度位移臺運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)待測扇形段葉片的徑向方向的掃描；

所述的微型視覺探頭，包括底座，與底座固定連接的線激光器，探頭短臂，探頭長臂，微型相機(jī)和反光鏡，其中，

反光鏡，固定于探頭長臂，用于將線激光反射至葉片表面，并將葉片表面的圖像反射到微型相機(jī)上；

微型相機(jī)，固定于微型視覺探頭短臂，用于對通過反光鏡反射到鏡頭中的葉片表面圖像進(jìn)行采集；

待測扇形段葉片被斜向固定，便于探頭長臂和反光鏡的伸入葉片內(nèi)。

1.利用權(quán)利要求1所述的裝置實(shí)現(xiàn)的扇形段葉片表面缺陷測量方法，其特征在于，包括下列步驟：