一种航空发动机叶片全数据测量路径规划方法技术

本发明专利技术公开了一种航空发动机叶片全数据测量路径规划方法，确定传感器的装夹方式；根据传感器的装夹方式安装传感器，选取

【技术实现步骤摘要】
一种航空发动机叶片全数据测量路径规划方法


[0001]本专利技术属于叶片的型面尺寸检测
，具体涉及一种航空发动机叶片全数据测量路径规划方法。

技术介绍

[0002]自工业革命以来，制造业迅猛发展逐渐成为推动工业化进程的主体因素。动力装置是制造业中机械装备的心脏，对整机工作的持久和稳定性有着重要的意义。叶片作为航空发动机的核心部件，工作条件十分恶劣，在运行中可能受到蠕变损伤、湿蒸汽腐蚀及固体颗粒磨损的不断侵蚀。同时，在叶轮机械高速旋转的情况下受力情况复杂，可能承受来自设备运转时产生的离心拉应力、蒸汽弯曲应力及运转时由振动产生的动应力等多种力的作用。由于工作载荷大、工作环境恶劣，叶片一直是发动机中故障率较高的构件，严重影响整机的工作性能和使用寿命。因此对其表面质量的检测一直是机械工程学科重要的攻坚项目。
[0003]目前，传统的叶片检测方法有标准模板、三坐标测量机(CMM)测量法、激光点扫描法、CCD影像法等。叶片型面是典型的自由曲面，具有强扭曲、薄壁件、易变形、低损伤的特点，并且需要持续在高温、高压以及高速状态下运行，工作条件恶劣。由于叶片的型号和数量众多，其形状大小各不相同，检测要求也有所不同，因此实现快速、高精度的叶片型面三维轮廓测量。检测路径的规划是空间复杂曲面测量方法的主要内容之一，在实现精确检测待测零件的同时可以最小化检测时间和成本。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种航空发动机叶片全数据测量路径规划方法，将叶片放置在旋转台上，采用测头的入射光束与Z轴垂直的方式对叶片型面进行扫描，然后根据叶片型面特征对叶片型面进行扫描，根据得到的测量数据进行分析进而优化测量方法。
[0005]本专利技术采用以下技术方案：
[0006]一种航空发动机叶片全数据测量路径规划方法，包括以下步骤：
[0007]S1、确定传感器的装夹方式；
[0008]S2、根据步骤S1确定的传感器的装夹方式安装传感器，选取
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对叶片进行测量得到扫描数据，规划叶片型面数据的测量路径；
[0009]S3、对步骤S2规划的测量路径进行优化，实现叶片型面的全数据测量。
[0010]具体的，步骤S1中，将传感器按照传感器激光光束方向与Z轴方向平行的方式进行装夹。
[0011]具体的，步骤S2中，规划叶片型面数据的测量路径具体为：
[0012]S201、将航空发动机叶片通过夹具固定在转台上，夹具的上边缘处与叶片扫描测
量机的X轴平行；控制传感器运动使传感器位于叶片型面的左下方；
[0013]S202、依次旋转转台对叶片进行测量；通过相邻数据大面积覆盖的方式获取叶盆、叶背和前后缘部分的所有数据。
[0014]进一步的，步骤S201中，入射激光光束的一部分在叶片型面上，另一部分在叶片型面外，光刀的测量轨迹为S型。
[0015]进一步的，步骤S201中，转台一侧的床身上设置有Z轴立柱，Z轴立柱上设置有线扫描测头。
[0016]更进一步的，Z轴立柱上设置有X轴横臂，线扫描测头设置在X轴横臂上。
[0017]更进一步的，床身上设置有Y轴滑座，Z轴立柱设置在Y轴滑座上。
[0018]进一步的，步骤S202中，转台在
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位置获取完整的叶盆、叶背数据和前后缘数据，转台在
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位置获取前后缘数据。
[0019]具体的，步骤S3具中，优化测量路径具体为：
[0020]对步骤S2的扫描数据进行两两配准，分析配准结果中的数据包含关系，将测量路径简化成6次测量结果，根据6次测量结分别按照S型轨迹进行测量作为优化后的测量路径。
[0021]与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：
[0022]本专利技术一种航空发动机叶片全数据测量路径规划方法，首先对叶片类零件进行分析，针对其造型特点，完成了最佳测量路径的规划；通过确定传感器最佳的装夹方式来实现叶片型面中前后部分的测量，解决了采集数据较难的关键问题；其次，通过对叶片型面特征的分析，建立初始测量路径规划方案，以实现叶片型面数据的全面测量；最后，在初始测量路径的基础上对采集的数据进行分析，通过配准方法对测量路径进行优化，得到最佳的测量路径方案。通过简单的实验步骤，可以实现叶片型面的高精度、高效率测量，有效解决工厂的实际问题，满足航空叶片的检测。
[0023]进一步的，步骤S1光束方向与Z轴方向平行设置可避免由传感器安装不当造成的倾角误差，倾角误差的存在严重影响测量数据的精度。
[0024]进一步的，由于传感器的纵向分辨率高达0.4μm，使用传感器激光光束平行于Z轴的入射方式可以保证前后缘数据可以被测量到，能够解决传统测量路径中前后缘数据测量较难的问题。步骤S2中测量路径的目的是使用尽可能少的测量次数获得叶片型面的全部数据，首先需要保证叶片型面数据的完整性，通过多次测量的方式做到叶片型面数据的全覆盖测量。再根据测量数据的配准信息，确定冗余信息所在的位置，进而简化测量的次数。
[0025]进一步的，由于光刀相邻点距离0.02mm，让入射激光光束一部分在叶片型面上，另一部分在叶片型面外可以获得整齐的叶片边缘信息。而S型的测量轨迹可以减少测量机运动的次数，从而减少由于测量机运动轴的变化造成的随机误差。
[0026]进一步的，Z轴立柱主要由固定导轨、伺服电机、联轴器、板式滚柱链以及密珠轴承组成，行程设计为360mm，光栅尺读数精度为0.1μm，单轴直线度小于2μm。板式滚柱链中需使用质量较轻且刚性好的滚柱以减少滚柱之间的摩擦力，并采用侧倒放置的方式减小摩擦系数，同时短间距的安装模式增强了Z轴立柱的负荷承载能力，使其带动X轴悬臂上下移动时能够更好的保证运动精度。
[0027]进一步的，Z轴立柱的安装宽度足够大可以使X轴悬臂的重量分布均匀，从而减小X轴变形的可能性保证测量精度。X轴的量程较短，可以灵活地控制叶片测量机对叶片型面进
行检测。
[0028]进一步的，由于X轴悬臂以及Z轴立柱搭载在Y轴上，在测量中要带动Z轴立柱结构沿Y轴方向做直线运动，Y轴滑座的精度易因受力变形而降低。而在实际测量过程中，在设定好叶片与传感器距离后，测量机只需要移动X轴和Z轴，Y轴在测量过程中则不需要本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种航空发动机叶片全数据测量路径规划方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、确定传感器的装夹方式；S2、根据步骤S1确定的传感器的装夹方式安装传感器，选取
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对叶片进行测量得到扫描数据，规划叶片型面数据的测量路径；S3、对步骤S2规划的测量路径进行优化，实现叶片型面的全数据测量。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中，将传感器按照传感器激光光束方向与Z轴方向平行的方式进行装夹。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中，规划叶片型面数据的测量路径具体为：S201、将航空发动机叶片通过夹具固定在转台上，夹具的上边缘处与叶片扫描测量机的X轴平行；控制传感器运动使传感器位于叶片型面的左下方；S202、依次旋转转台对叶片进行测量；通过相邻数据大面积覆盖的方式获取叶盆、叶背和前后缘部分的所有数据。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤S...

【专利技术属性】
技术研发人员：李兵，辛美婷，魏翔，李磊，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：