[發(fā)明專利]葉片四坐標測量平臺及光譜共焦位移傳感器空間校準方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211360414.6
• 申請日: 2022-11-02
• 公開（公告）號: CN115752248A
• 公開（公告）日: 2023-03-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張蕾;張海亮;于思淼;楊福來;代安裕;米艷強;李飛;周洪燕
• 申請（專利權(quán)）人: 通用技術(shù)集團哈爾濱量具刃具有限責(zé)任公司
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02
• 代理公司: 哈爾濱東方專利事務(wù)所 23118
• 代理人: 陳曉光

葉片四坐標測量平臺及光譜共焦位移傳感器空間校準方法。傳感器的安裝過程中，不可避免的將引入安裝誤差，導(dǎo)致傳感器的實際出光方向與四坐標測量平臺的X坐標軸不平行，在傳感器使用過程中存在線性誤差。本發(fā)明組成包括：底座、立軸運動結(jié)構(gòu)、X軸運動結(jié)構(gòu)、Y軸運動結(jié)構(gòu)、Z軸運動結(jié)構(gòu)和C軸運動結(jié)構(gòu)；立軸運動結(jié)構(gòu)上固定有頂尖支臂（5）；Z軸運動結(jié)構(gòu)固定在Y軸運動結(jié)構(gòu)上，帶動Z軸運動結(jié)構(gòu)沿Y軸運動；X軸運動結(jié)構(gòu)固定在Z軸運動結(jié)構(gòu)上，帶動X軸運動結(jié)構(gòu)沿Z軸運動；X軸運動結(jié)構(gòu)上固定有傳感器，帶動傳感器沿X軸運動；底座上固定有C軸運動結(jié)構(gòu)。本發(fā)明用于光譜共焦位移傳感器空間校準。

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及精密測量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種葉片四坐標測量平臺及光譜共焦位移傳感器空間校準方法。

背景技術(shù)：

葉片作為航空發(fā)動機的心臟構(gòu)件，數(shù)量龐大、型面復(fù)雜、尺寸跨度大，其幾何形狀和尺寸決定著葉片的工作性能，型面質(zhì)量的微小變化對發(fā)動機的效率影響很大，隨著航空發(fā)動機性能的不斷提升，如何高效制造出合格的葉片是目前的研究熱點，而檢測是保證制造精度的重要手段，因此對于航空發(fā)動機葉片型面的檢測精度和檢測效率的要求越來越高，葉片型面的高精高效檢測具有十分重要的意義。

光譜共焦位移傳感器是由光源射出一束寬光譜的復(fù)合光，通過色散鏡頭發(fā)生光譜色散，形成不同波長的單色光，每一個波長焦點都對應(yīng)一個被測物體的位置，測量光射到物體表面被反射回來，只有滿足共焦條件的單色光，可以通過小孔被光譜儀感測到?jīng)]通過計算被感測的波長，換算獲得距離值。光譜共焦位移傳感器作為典型的光學(xué)非接觸測量手段，傳感器與被測工件不發(fā)生接觸，具有量程大、響應(yīng)靈敏、無測量力等優(yōu)勢，同時又可以避免量具與被測工件摩擦而發(fā)生磨損的情況出現(xiàn)，在自由的非均勻復(fù)雜曲面的測量中，光譜共焦位移傳感器不用補償測頭半徑，也無需接觸被測工件即可完成復(fù)雜曲面的測量，因此極大地提高了測量效率，非常適用于航空發(fā)動機葉片復(fù)雜型面的高效檢測。但在傳感器的安裝過程中，不可避免的將引入安裝誤差，導(dǎo)致傳感器的實際出光方向與四坐標測量平臺的X坐標軸不平行，在傳感器使用過程中存在線性誤差，為了保證儀器的高測量精度與長期精度的穩(wěn)定性，必須對傳感器的姿態(tài)進行空間校準。對于光譜共焦位移傳感器的空間校準本質(zhì)上是通過建立以平面約束為目標函數(shù)的優(yōu)化問題，得到適合優(yōu)化的平面約束函數(shù)，考慮算法的效率、穩(wěn)定性以及計算精度選擇合適的方法進行超定方程組求解，最終采用高斯-牛頓法求解方程組最優(yōu)解，滿足工程領(lǐng)域的要求，大大提高了整體的校準精度和效率。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的是為了保證光譜共焦位移傳感器引起的安裝誤差處于最優(yōu)狀態(tài)，從而保證葉片四坐標測量平臺的高測量精度與長期精度的穩(wěn)定性，本發(fā)明提出了一種基于葉片四坐標測量平臺的光譜共焦位移傳感器空間校準方法，提高了整體測量系統(tǒng)的精度。

上述的目的通過以下的技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種葉片四坐標測量平臺，其組成包括底座、立軸運動結(jié)構(gòu)、X軸運動結(jié)構(gòu)、Y軸運動結(jié)構(gòu)、Z軸運動結(jié)構(gòu)和C軸運動結(jié)構(gòu)；

所述的立軸運動結(jié)構(gòu)上固定有頂尖支臂；

所述的Z軸運動結(jié)構(gòu)固定在所述的Y軸運動結(jié)構(gòu)上，帶動所述的Z軸運動結(jié)構(gòu)沿Y軸運動；

所述的X軸運動結(jié)構(gòu)固定在所述的Z軸運動結(jié)構(gòu)上，帶動所述的X軸運動結(jié)構(gòu)沿Z軸運動；

所述的X軸運動結(jié)構(gòu)上固定有傳感器，帶動所述的傳感器沿X軸運動；

所述的底座上固定有所述的C軸運動結(jié)構(gòu)。

所述的葉片四坐標測量平臺，所述的立軸運動結(jié)構(gòu)包括頂尖立柱和立柱電機，所述的頂尖立柱上固定有立柱導(dǎo)軌，所述的立柱電機的輸出端固定有驅(qū)動絲杠，所述的驅(qū)動絲杠與所述的頂尖支臂螺紋連接。

所述的葉片四坐標測量平臺，所述的Y軸運動結(jié)構(gòu)包括固定在底座上的Y軸驅(qū)動直線電機和Y軸導(dǎo)軌，所述的Y軸導(dǎo)軌與Y軸滑板滑動配合。