用于对涡轮机，尤其是飞行器涡轮机或喷气发动机，的叶片进行非接触式三维检测的装置制造方法及图纸

提出一种用于对涡轮机的叶片(5)进行非接触式三维检测的装置，所述装置包括：用于扫描所述叶片的扫描构件，包括至少一个第一对激光测量模块(2A、2B)和用于沿着所述叶片的所述主轴线相对于所述模块围绕所述主轴线旋转驱动所述叶片的构件；用于通过使用来自所述扫描构件的数据来重建所述叶片的三维虚拟表示的构件；使用所述三维表示进行尺寸检测的构件；每对模块包括朝向叶片的第一面定向的第一模块(2A)和朝向叶片的第二面定向的第二模块(2B)；所述模块相对于所述叶片定向，以使得在所述叶片围绕所述主轴线旋转期间，所述扫描构件在所述叶片的整个轮缘上扫描所述叶片的所述第一面和所述第二面，且使得在所述叶片沿着所述主轴线平移期间，所述扫描构件在整个高度上扫描所述叶片的所述第一面和所述第二面。

A device for noncontact three-dimensional inspection of blades of turbines, especially aircraft turbines or jet engines.

A device for non-contact three-dimensional detection of a turbine blade (5) is proposed, comprising a scanning member for scanning the blade, including at least one first pair of laser measurement modules (2A, 2B) and a drive for rotating along the main axis of the blade relative to the main axis of the module around the main axis. A component for moving the blade; a component for reconstructing the three-dimensional virtual representation of the blade by using data from the scanning member; a component for carrying out dimensional detection using the three-dimensional representation; each pair of modules comprises a first module (2A) oriented to the first side of the blade and a second mode oriented toward the blade. Block (2B); the module is directed relative to the blade so that during rotation of the blade around the main axis, the scanning member scans the first and second surfaces of the blade on the entire rim of the blade, and causes the blade to move along the main axis, the scanning member The first side and the second surface of the blade are scanned at the whole height.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于对涡轮机，尤其是飞行器涡轮机或喷气发动机，的叶片进行非接触式三维检测的装置
本专利技术的领域是尺寸测量领域。更明确地说，本专利技术涉及用于对涡轮机的叶片进行三维非接触式检测的装置，所述涡轮机例如喷气发动机、涡轮、压缩机或泵。一般来说，涡轮机是作用于流体或借助于旋转元件致动流体的机器、装置或设备。在围绕其旋转轴线旋转的旋转元件与永久流动的流体之间发生能量交换。涡轮机可以是接收器(例如，液压涡轮、燃气涡轮(飞机发动机))或发电机(例如，喷气发动机、空气动力涡轮、离心泵、压缩机、鼓风机、推进器螺旋桨)。本专利技术可以尤其但非排他地应用于用于检测在航空领域(例如，提供飞行器的推进)、航海领域(例如，用于船舶的推进)中使用的叶片的技术。其还可以应用于用于检测在空气动力能量或流体动力学(将流体的移动能量转换成电机能量)领域中使用的叶片的技术。
技术介绍
更明确地说，在本文档中，我们将在下文力求描述本专利申请的专利技术人已面对的飞行器喷气发动机领域中存在的难题和问题。本专利技术当然不限于此特定应用领域，而是对用于检测必然面对近似或类似难题和问题的涡轮机的叶片的任何技术都是有意义的。喷气发动机、涡轮喷气发动机或者涡轮的叶片是广泛用于航空应用的机械元件。其功能是当其与电机耦接时将动能传递给流体(气体)，且因此推进飞行器。涡轮喷气发动机例如通常由在旋转轴线的轴线上一起工作且设置在明显垂直于此轴线的平面中的一组叶片形成。叶片的数目因应用而异。在制造期间，叶片的尺寸或形状必须以高精度制造，且叶片应具有恒定且合适的质量。因此，有必要对这些组件中的每一个提供尺寸检测或控制，以确定其是否真正符合必需的制造公差值。此类检测通常在生产线上执行，且涉及特定数目的尺寸特性。传统解决方案在于在这些组件生产线下线时对其进行检测，无论是手动还是使用例如机械感测机器的自动化尺寸检测机器。这些机器用于获取组件的尺寸和形状，且接着对其进行检查。然而，由于缺陷仍然难以用肉眼识别，因此组件的视觉检测既不会提高生产率也不会满足航空工程中的质量要求。机械感测解决方案还需要不连续的检测过程，这需要相对较长的检测时间。此外，螺旋桨叶片可能具有相对复杂的形状和轮廓，从而使得检测过程变得困难、要求使用单独的机器来实现这些组件的所有尺寸特性的检测。此外，当今的非接触式检测系统不能用于实现制造业所规定的精度和生产率。因此，将需要提出一种能够对涡轮机的叶片的所有尺寸特性进行精确、可再现且高速的检查的自动检测机器。
技术实现思路
专利技术目标在至少一个实施例中，本专利技术尤其旨在克服这些现有的尺寸测量和检测技术的各种缺陷。更具体地说，在至少一个实施例中，本专利技术旨在提供一种三维检测装置，其使得能够对涡轮机的叶片进行非接触式、完整、自动的尺寸检测。
技术实现思路
本专利技术的一个特定实施例提出一种用于对涡轮机的叶片进行非接触式三维检测的装置，所述涡轮机例如喷气发动机、涡轮、压缩机或泵，所述叶片包括主体，所述主体沿着主轴线在叶片根部与叶片尖端之间径向延伸且具有限定高度，且包括由前边缘和后边缘端接的第一主面和第二主面。所述检测装置使得其包括：-用于扫描所述叶片的扫描构件，所述扫描构件包括至少一个第一对激光测量模块以及相对于所述激光测量模块围绕所述主轴线旋转驱动所述叶片或相对于所述叶片围绕所述主轴线旋转驱动所述激光测量模块的构件，以及相对于所述激光测量模块沿着所述主轴线平移驱动所述叶片或相对于所述叶片沿着所述主轴线平移驱动所述激光测量模块的构件；-用于通过使用来自所述扫描构件的数据来构建所述叶片的三维虚拟表示的构件；-使用所述重建的三维虚拟表示进行尺寸检测的构件；-每对激光测量模块包括朝向所述叶片的第一面(FA)定向的第一模块和朝向齿状物的第二面(FB)定向的第二模块；所述激光测量模块相对于所述叶片定向，以使得：-在所述模块或所述叶片围绕所述主轴线旋转期间，所述扫描构件在所述叶片的整个轮缘上扫描所述叶片的所述第一面和所述第二面，且-在所述模块或所述叶片沿着所述主轴线平移期间，所述扫描构件在整个高度上扫描所述叶片的所述第一面和所述第二面。因此，经由至少一对激光测量模块的巧妙布局，根据本专利技术的三维检测装置使得能够自动且非接触式地执行对待检测的整个叶片的完整且精确的扫描。接着可以使用从扫描构件得出的测量点来执行对叶片的总体尺寸特性的检测。因此，所述装置可以提供叶片相对于激光测量模块的同时的旋转运动和平移运动，或激光测量模块相对于叶片的同时的旋转运动和平移运动。因此，与现有解决方案不同，根据本专利技术的装置可以用于在几秒内且在其整个表面上在三个维度中确定叶片的测量点云。取决于测量模块中嵌入的激光技术以及相关联的检测方法和三维表示构建方法，有可能以非常高的速度(约一到五秒的持续时间)对叶片进行检测。根据本专利技术的一个特定方面，每个激光测量模块包括相对于所述主轴线且相对于与所述叶片相切的轴线定向的激光束的发射源和定向成拾取来自所述叶片的所述激光束的激光束接收器。根据一个特定特性，所述激光束相对于所述主轴线以10到45度范围内的第一角度且相对于切向轴线以10到45度范围内的第二角度定向。根据一个特定特性，所述用于旋转驱动的构件与所述用于平移驱动的构件同时或依次启动。因此，有可能在相对于所述激光测量模块同时旋转驱动与平移驱动所述叶片或在相对于所述叶片同时旋转驱动与平移驱动所述激光测量模块且在旋转驱动与平移驱动独立且以预定次序彼此接续的情况下进行扫描操作(且因此获取测量点)。根据一个特定特性，所述模块具备线型激光发射源。附图说明本专利技术的其它特征和优点将从借助于指示性且非穷尽性实例给出的以下描述且从附图呈现，其中：-图1是根据本专利技术的一个特定实施例的三维检测装置的一组测量模块的透视图或四分之三侧视图。-图2A到2C表示图1中所示的检测装置的局部和详细视图；-图3A到3F是如图1、2A、2B和2C中所示的在激光扫描的不同阶段期间经受三维检测的涡轮叶片的视图；-图4呈现根据本专利技术的一个特定实施例的呈功能块形式的三维检测装置的示意性结构；图5是在扫描待检测的叶片的主面中的一个期间测量模块的详细视图。具体实施方式在本文档所有图中，相同的元件通过同一个参考数字来标示。图1、2A到2C呈现根据本专利技术的一个特定实施例的非接触式三维检测装置1的结构和工作。此处经受三维检测的机械组件是飞行器喷气发动机或涡轮叶片5。自然地，这是一个说明性实例，且当然可以设想用于其它应用的其它类型的叶片，而不脱离本专利技术的框架。所述叶片通常包括主体50，所述叶片包括沿着主轴线(Z)在叶片根部51与叶片尖端52之间径向延伸且具有限定高度h，且包括由前边缘53和后边缘54端接的第一主面FA和第二主面FB。通常称为内面或内弧面的第一面FA具有基本上凹形的形状，且通常称为外面或外弧面的第二面FB具有基本上凸形的形状。在图3A和3F中更详细地图示了叶片5的结构。使用术语“径向”是因为叶片通常由从涡轮的旋转元件(例如，轴或毂)径向延伸的主体组成。在此处所图示的实施例中，检测装置1包括两个竖直臂6A和6B以将叶片5沿着其主轴线Z固持在框架7内以待检测。固持臂6A在其头部51的层位固持叶片，且固持臂6B在其支脚52的层位固持叶片。两个固持臂6A和6B另外安装成相对于装置的框架7围绕主轴线Z本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于对涡轮机的叶片(5)进行非接触式三维检测的装置，所述叶片包括主体，所述主体沿着主轴线(Z)在叶片根部与叶片尖端之间径向延伸且具有限定高度，且包括由前边缘和后边缘端接的第一主面和第二主面，所述装置包括：用于扫描所述叶片的扫描构件，所述扫描构件包括至少一个第一对激光测量模块(2A、2B)以及相对于所述激光测量模块围绕所述主轴线旋转驱动所述叶片或相对于所述叶片围绕所述主轴线旋转驱动所述激光测量模块的构件，以及相对于所述激光测量模块沿着所述主轴线平移驱动所述叶片或相对于所述叶片沿着所述主轴线平移驱动所述激光测量模块的构件；用于通过使用来自所述扫描构件的数据来构建所述叶片的三维虚拟表示的构件；使用所述重建的三维虚拟表示进行尺寸检测的构件；每对激光测量模块包括朝向所述叶片的第一面(FA)定向的第一模块(2A)和朝向齿状物的第二面(FB)定向的第二模块(2B)；所述激光测量模块相对于所述叶片定向，以使得：在所述模块或所述叶片围绕所述主轴线旋转期间，所述扫描构件在所述叶片的整个轮缘上扫描所述叶片的所述第一面和所述第二面，且在所述模块或所述叶片沿着所述主轴线平移期间，所述扫描构件在整个高度上扫描所述叶片的所述第一面和所述第二面。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.02 FR 15604861.一种用于对涡轮机的叶片(5)进行非接触式三维检测的装置，所述叶片包括主体，所述主体沿着主轴线(Z)在叶片根部与叶片尖端之间径向延伸且具有限定高度，且包括由前边缘和后边缘端接的第一主面和第二主面，所述装置包括：用于扫描所述叶片的扫描构件，所述扫描构件包括至少一个第一对激光测量模块(2A、2B)以及相对于所述激光测量模块围绕所述主轴线旋转驱动所述叶片或相对于所述叶片围绕所述主轴线旋转驱动所述激光测量模块的构件，以及相对于所述激光测量模块沿着所述主轴线平移驱动所述叶片或相对于所述叶片沿着所述主轴线平移驱动所述激光测量模块的构件；用于通过使用来自所述扫描构件的数据来构建所述叶片的三维虚拟表示的构件；使用所述重建的三维虚拟表示进行尺寸检测的构件；每对激光测量模块包括朝向所述叶片的第一面(FA)定向的第一模块(2A)和朝向...

【专利技术属性】
技术研发人员：迪迪埃·勒奈尔，
申请(专利权)人：三D测量系统公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR