一種高精度的航空發(fā)動機葉片自動三維測量系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001] 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(fā)動機葉片自 動三維測量系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 隨著國內(nèi)航空航天領域的大力發(fā)展，航空發(fā)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。
[0003] 現(xiàn)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(zhuǎn)子葉片和 導向器葉片的無差錯功能。在此類情況下，最高質(zhì)量標準只能以微米為測量單位。因此，這 些具有不規(guī)則表面形態(tài)的高度復雜組件具有非常嚴格的容差范圍。
[0004] 以航空航天葉片測量為例，目前在絕大多數(shù)國內(nèi)企業(yè)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(guī)則物體形面的測量。當對諸如航空發(fā)動機葉片這種自由曲面形面進行 質(zhì)量檢測時，接觸式檢查法無論是在時間還是在質(zhì)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(shù)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(xiàn)葉片整體三維形貌的測量和葉片關鍵參數(shù) 的分析。
[0005] 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(shù) 據(jù)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(fā)動機渦輪 葉片表面可能已經(jīng)經(jīng)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。
[0006] 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(qū)域內(nèi)的三維數(shù)據(jù)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(shù)據(jù) 精度也會受到影響。
[0007] 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(yōu)點，但均 無法同時滿足航空發(fā)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(nèi)容】
[0008] 針對現(xiàn)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(fā)動 機葉片自動三維測量系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠同時滿足航空發(fā)動機葉片三維形貌測量高精度、高 分辨率、高效率的要求。
[0009] 為實現(xiàn)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(fā)動機 葉片自動三維測量系統(tǒng)，包括
[0010] 運動支撐平臺；
[0011] 三軸運動機構，安裝在運動支撐平臺上；
[0012] 旋轉(zhuǎn)工作臺，安裝在三軸運動機構上；
[0013] 工裝，安裝在旋轉(zhuǎn)工作臺上，包括圓柱段及夾具段；
[0014] 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(diào)整；
[0015] 三軸伺服編碼器，用于采集三軸運動機構位置信息；
[0016] 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；
[0017] 數(shù)據(jù)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。
[0018] 優(yōu)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(qū)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(qū)動的Y軸移動臺，旋轉(zhuǎn)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(qū)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(fā)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。
[0019] 總體而言，通過本實用新型所構思的以上技術方案與現(xiàn)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(tǒng)使用距離傳感器作為測量終端，可以獲得被測 區(qū)域的表面點的位置信息；同時配合三軸運動機構，可以實現(xiàn)工件實體的分區(qū)域測量，并最 終將測量得到的局部范圍的密集點云數(shù)據(jù)自動融合到同一坐標系下，實現(xiàn)工件的完整精密 測量，以完成對工件實體的質(zhì)檢工作。
【附圖說明】
[0020] 圖1為本實用新型的結構示意圖；
[0021] 圖2為本實用新型中坐標系配準流程圖；
[0022] 圖3為本實用新型中旋轉(zhuǎn)工作臺的旋轉(zhuǎn)軸標定的流程圖；
[0023] 圖4為本實用新型中路徑規(guī)劃的流程圖。
【具體實施方式】
[0024] 為了使本實用新型的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施 例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋 本實用新型，并不用于限定本實用新型。此外，下面所描述的本實用新型各個實施方式中所 涉及到的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互組合。
[0025] 如圖1所示，一種高精度的航空發(fā)動機葉片自動三維測量系統(tǒng)，包括運動支撐平 臺1 ;三軸運動機構2,安裝在運動支撐平臺1上；旋轉(zhuǎn)工作臺3,安裝在三軸運動機構2上； 工裝4,安裝在旋轉(zhuǎn)工作臺3上，包括圓柱段及夾具段；距離傳感器5,安裝在三軸運動機構 2上，其與夾具段之間的距離能夠通過三軸運動機構2的移動進行調(diào)整；三軸伺服編碼器6， 用于采集三軸運動機構2位置信息；運動控制通訊盒7,用于控制三軸運動機構2的運動及 接收三軸伺服編碼器6與距離傳感器5反饋的工件實體的橫截面輪廓曲線的采集點集