一种异形发动机内腔面型测量装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种异形发动机内腔面型测量装置及方法，以解决现有的发动机内腔检测装置无法对空间较小的异形发动机内腔面型进行大行程、高效率精准测量的技术问题。具体包括旋转光纤探头、步进小车、螺旋芯光纤以及信号控制处理单元；旋转光纤探头安装在所述步进小车上，用于扫描被测件的腔体内壁；步进小车与信号控制处理单元电连接，用于带动旋转光纤探头在被测件腔体内前进；螺旋芯光纤一端与旋转光纤探头连接，另一端与信号控制处理单元连接,用于将旋转光纤探头扫描探测到的光信号传输至控制处理单元；信号控制处理单元用于控制步进小车前进、控制旋转光纤探头进行扫描探测，以及用于接收并处理旋转光纤探头扫描探测到的光信号。到的光信号。到的光信号。

【技术实现步骤摘要】
一种异形发动机内腔面型测量装置及方法


[0001]本专利技术涉及发动机内腔面型测量装置及测量方法，具体涉及一种异形发动机内腔面型测量装置及方法。

技术介绍

[0002]随着科学技术的快速发展，工业产品的结构越来越复杂。与此同时，对复杂结构的检测技术提出了更高的要求。其中，发动机作为火箭系统的动力源泉，对发动机制造过程中以及使用前后内腔面型及变形情况的检测尤为重要。
[0003]发动机内腔面型检测方法根据测头是否与被测面接触分为接触式检测和非接触式检测。在接触式检测方法中，最具代表性的为触针式轮廓仪检测，该检测方法分辨率高，且测量结果稳定可靠，但是该检测方法的测量速度很慢，而且还容易对被测表面造成划伤；非接触式检测方法包括飞行时间法、结构光照明法以及干涉法等，这些方法虽然可以实现被测面的无损伤检测，但对于空间较小的异形发动机腔体依然无法实现大行程、高效率的精准检测。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种异形发动机内腔面型测量装置及方法，以解决现有的发动机内腔检测装置无法对空间较小的异形发动机内腔面型进行大行程、高效率精准测量的技术问题。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术提供了一种异形发动机内腔面型测量装置，其特殊之处在于：包括旋转光纤探头、步进小车、螺旋芯光纤以及信号控制处理单元；
[0006]所述旋转光纤探头安装在所述步进小车上，用于扫描被测件的腔体内壁；
[0007]所述步进小车与所述信号控制处理单元电连接，用于带动旋转光纤探头在被测件腔体内前进；
[0008]所述螺旋芯光纤一端与所述旋转光纤探头连接，另一端与所述信号控制处理单元连接,用于将旋转光纤探头扫描探测到的光信号传输至控制处理单元；
[0009]所述信号控制处理单元用于控制所述步进小车前进、控制旋转光纤探头进行扫描探测，以及用于接收并处理旋转光纤探头扫描探测到的光信号。
[0010]进一步地，所述步进小车包括第一安装板、第二安装板、N个磁性车轮和N个驱动单元，N≥3；
[0011]所述磁性车轮包括圆柱状的车轮本体；所述车轮本体外表面上设有斜向螺旋纹；
[0012]所述第一安装板和第二安装板分别位于N个磁性车轮的两端；N个所述磁性车轮在所述第一安装板和第二安装板之间绕同一中轴线均匀分布；所述磁性车轮两端的车轴分别与所述第一安装板和第二安装板可旋转连接；
[0013]所述旋转光纤探头固定在第一安装板中心处，且与所述中轴线同轴，其探测端位于所述第一安装板外侧，另一端穿过所述第一安装板与穿过所述第二安装板的螺旋芯光纤
一端连接；
[0014]N个所述驱动单元安装在第一安装板与第二安装板之间，且位于N个磁性车轮之间；N个所述驱动单元与N个磁性车轮一一对应；所述驱动单元与所述信号控制处理单元电连接，用于驱动对应的磁性车轮旋转。
[0015]进一步地，所述驱动单元包括驱动电机和皮带；
[0016]所述驱动电机固定安装在第一安装板与第二安装板之间，且位于N个磁性车轮之间，所述驱动电机与所述信号控制处理单元电连接；所述驱动电机的旋转轴与所述磁性车轮的车轴相互平行；所述驱动电机的旋转轴上设有主动带轮，所述磁性车轮的车轴上设有从动带轮，所述皮带套装在所述主动带轮及从动带轮上。
[0017]进一步地，所述N＝3；
[0018]所述第一安装板及第二安装板均为等边三角形；
[0019]三个所述磁性车轮分别与第一安装板及第二安装板的三个角对应旋转连接。
[0020]进一步地，所述第一安装板与所述第二安装板之间还设置有安装筒和三棱筒；
[0021]所述安装筒的中心轴与磁性车轮的中轴线平行，其一端与所述第一安装板固定连接，另一端与所述三棱筒一端固定连接，所述三棱筒另一端与第二安装板固定连接；
[0022]所述旋转光纤探头另一端穿过所述第一安装板并伸入所述安装筒内；
[0023]所述螺旋芯光纤一端依次穿过所述第二安装板及三棱筒后伸入安装筒内与旋转光纤探头连接；
[0024]三个所述驱动单元分别固定安装在三棱筒的三个侧面上。
[0025]进一步地，所述车轮本体包括圆柱状的磁芯以及套装在所述磁芯外的轮胎；
[0026]所述轮胎外设有所述斜向螺旋纹。
[0027]进一步地，所述安装筒侧壁上均匀分布有多个紧定螺钉；
[0028]所述紧定螺钉穿过所述安装筒侧壁后对所述螺旋芯光纤或旋转光纤探头接触定位。
[0029]同时，本专利技术还提供了一种异形发动机内腔面型测量方法，使用上述的异形发动机内腔面型测量装置，其特殊之处在于，包括以下步骤：
[0030]步骤1、将步进小车放置于被测件的腔体内；
[0031]步骤2、通过信号控制处理单元控制步进小车阶段性移动，并在每一个阶段内，控制旋转光纤探头旋转一周，从而获取被测件每个阶段的内腔面型数据；
[0032]步骤3、将获取的各阶段面型数据进行拼接，得到被测件的内腔面型。
[0033]本专利技术的有益效果：
[0034]1、本专利技术将旋转光纤探头集成在步进小车上，通过螺旋芯光纤将其与信号控制处理单元连接，并将步进小车与所述信号控制处理单元电连接，这样能够通过信号控制处理单元控制步进小车进行阶段性位移，并通过旋转光纤探头对被测件内腔面型数据进行层层扫描探测，最终得到被测件的整个内腔面型。该装置仅需将步进小车及旋转光纤探头一起放置在被测件腔体内即可，一方面实现了狭小空间的面型数据获取，另一方面还能够实现异形的被测件内腔面型数据的获取，为异形发动机内腔面型测量提供了技术支持。此外，该测量装置采用位于被测件腔体外的信号控制处理单元控制，并通过螺旋芯光纤传输信号，螺旋芯光纤的长度根据采集行程大小确定，从而实现大行程的面型数据采集自动化，提高
了面型测量效率。
[0035]2、本专利技术采用螺旋芯光纤将信号控制处理单元与旋转光纤探头连接，使得用于承载旋转光纤探头的步进小车随意位移，从而达到能够测量异形内腔面型的目的。
[0036]3、本专利技术的步进小车使用了磁性车轮，这样能够使步进小车实时吸附在被测件内腔侧壁上，一方面能够使步进小车的位移更加精准稳定，不会轮跑，另一方面也能够保证旋转光纤探头稳定扫描探测，从而更精准的获取被测件的内腔面型数据。
[0037]4、本专利技术采用了三个磁性车轮，三个磁性车轮以等边三角形式进行分布，这样能够避免进行测量过程中步进小车在异形腔体内由于翻转而无法前进的情况发生，进一步提高数据采集的稳定性。
[0038]5、本专利技术中的车轮本体采用磁芯外套装轮胎的结构形式，这样一方面使得车轮具有磁性，另一方面，轮胎能够避免划伤被测件内腔。
附图说明
[0039]图1是本专利技术一种异形发动机内腔面型测量装置实施例的结构示意图；
[0040]图2是本专利技术实施例中步进小车的立体结构示意图；
[0041]图3是本专利技术实施例中步进小车的侧视图；
[0042]图4是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种异形发动机内腔面型测量装置，其特征在于：包括旋转光纤探头(1)、步进小车(2)、螺旋芯光纤(3)以及信号控制处理单元(4)；所述旋转光纤探头(1)安装在所述步进小车(2)上，用于扫描被测件(5)的腔体内壁；所述步进小车(2)与所述信号控制处理单元(4)电连接，用于带动旋转光纤探头(1)在被测件(5)腔体内前进；所述螺旋芯光纤(3)一端与所述旋转光纤探头(1)连接，另一端与所述信号控制处理单元(4)连接，用于将旋转光纤探头(1)扫描探测到的光信号传输至控制处理单元(4)；所述信号控制处理单元(4)用于控制所述步进小车(2)前进、控制旋转光纤探头(1)进行扫描探测，以及用于接收并处理旋转光纤探头(1)扫描探测到的光信号。2.根据权利要求1所述的异形发动机内腔面型测量装置，其特征在于：所述步进小车(2)包括第一安装板(21)、第二安装板(22)、N个磁性车轮(23)和N个驱动单元(24)，N≥3；所述磁性车轮(23)包括圆柱状的车轮本体；所述车轮本体外表面上设有斜向螺旋纹；所述第一安装板(21)和第二安装板(22)分别位于N个磁性车轮(23)的两端；N个所述磁性车轮(23)在所述第一安装板(21)和第二安装板(22)之间绕同一中轴线均匀分布；所述磁性车轮(23)两端的车轴分别与所述第一安装板(21)和第二安装板(22)可旋转连接；所述旋转光纤探头(1)固定在第一安装板(21)中心处，且与所述中轴线同轴，其探测端位于所述第一安装板(21)外侧，另一端穿过所述第一安装板(21)与穿过所述第二安装板(22)的螺旋芯光纤(3)一端连接；N个所述驱动单元(24)安装在第一安装板(21)与第二安装板(22)之间，且位于N个磁性车轮(23)之间；N个所述驱动单元(24)与N个磁性车轮(23)一一对应；所述驱动单元(24)与所述信号控制处理单元(4)电连接，用于驱动对应的磁性车轮(23)旋转。3.根据权利要求2所述的异形发动机内腔面型测量装置，其特征在于：所述驱动单元(24)包括驱动电机(241)和皮带(242)；所述驱动电机(241)固定安装在第一安装板(21)与第二安装板(22)之间，且位于N个磁性车轮(23)之间，所述驱动电机(241)与所述信号控制处理单元(...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑显锋，罗勇强，邓鹏波，何卫东，赵米锋，白伟，
申请(专利权)人：西安航天计量测试研究所，
类型：发明
国别省市：