一种面向叶片3D打印修复的检测系统与方法技术方案

本发明专利技术公开了一种面向叶片3D打印修复的检测系统与方法，涉及零件修复技术领域，采集待修复压气机叶片的图像数据，然后对采集的图像数据与运动模块形成的偏角进行标定，对标定后的图像数据进行预处理并拼接生成叶片截面轮廓点云数据，将叶片截面轮廓点云数据与相对应理论点云轮廓数据相匹配并生成检测叶片轮廓点云数据，对检测叶片轮廓点云数据进行打印系统原点标定生成检测叶片轮廓打印路径，将检测叶片轮廓打印路径与理论叶片轮廓打印路径相匹配生成待打印叶片轮廓数据，本发明专利技术可通过叶片图像采集、对采集的图像数据与运动模块形成的偏角进行标定等形成精准地待打印叶片轮廓数据，为3D打印修复叶片提供有效地数字化测量和加工数据支持。量和加工数据支持。量和加工数据支持。

【技术实现步骤摘要】
一种面向叶片3D打印修复的检测系统与方法


[0001]本专利技术涉及零件修复
，特别涉及一种面向叶片3D打印修复的检测系统与方法。

技术介绍

[0002]叶片是压气机的重要组成部分,由于其长期在高温、高压的严苛环境中工作,并有可能和外来异物发生碰撞,部分叶片会在到达服役寿命前产生磨损、变形、裂纹等缺陷而提前失效，影响整机性能。由于叶片制造工艺复杂且制造周期长,直接使用新的叶片替换破损叶片会产生高额的成本。目前使用3D打印来实现对叶片的修复，即将叶片损伤的部分切去，然后通过3D打印机重新构建被切去的部分从而实现对损伤叶片的修复。
[0003]若直接向3D打印机中导入已有叶片理论轮廓路径，会导致构建出来的叶片部分与原叶片的形状、尺寸等不匹配等情况，因此，在对叶片进行3D打印修复前需采集到叶片精准的图像轮廓数据信息，这样便可在后期对叶片进行3D打印等工艺环节提供必要的数字化测量、加工数据。
[0004]综上所述，目前亟需一种面向叶片3D打印修复的检测系统与方法，解决目前直接将已有的理论叶片轮廓数据导入3D打印机中会导致构建出来的叶片部分与原叶片的形状、尺寸等不匹配等情况的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于：提供一种面向叶片3D打印修复的检测系统与方法，解决目前直接将已有的理论叶片轮廓数据导入3D打印机中会导致构建出来的叶片部分与原叶片的形状、尺寸等不匹配等情况的问题。
[0006]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了以下技术方案：本专利技术一方面提供了一种面向叶片3D打印修复的检测系统，包括：运动模块，该运动模块包括支撑座、X轴、Y轴和Z轴，所述X轴、Y轴滑动连接在支撑座上，所述Z轴滑动设置在Y轴上，所述X轴和Y轴上安装有位移检测装置，所述X 轴上设置有工件台；控制处理模块，该控制处理模块与所述运动模块和图像采集模块电性连接，该控制处理模块用于控制所述运动模块通过图像采集模块获得叶片的图像数据并生成检测叶片轮廓打印路径。
[0007]优选的，所述图像采集模块包括相机、双远心镜头和平面无影光源，所述相机和所述双远心镜头设置在Z轴上，所述双远心镜头处于所述相机下方，所述平面无影光源设置在所述双远心镜头下方。
[0008]优选的，所述位移检测装置为光栅尺。
[0009]优选的，所述工件台上安装有工件夹具。
[0010]优选的，所述X轴有效行程为0
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300mm，Y轴有效行程为0
‑
300mm，Z轴有效行程为0
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30mm，X轴和Y轴的负载分别为0
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25Kg和0
‑
5Kg，所述X轴和Y轴的速度为0
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0.16m/s，所述光栅尺的读数分辨率为0
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0.5μm。
[0011]本专利技术另一方面提供了一种面向叶片3D打印修复的检测方法，应用于上述一方面提供的一种面向叶片3D打印修复的检测系统中，包括如下步骤：S1、图像采集模块采集待修复压气机叶片的图像数据，然后控制处理模块对采集的图像数据与运动模块形成的偏角进行标定；S2、控制处理模块对标定后的图像数据进行预处理并拼接生成叶片截面轮廓点云数据；S3、控制处理模块将所述叶片截面轮廓点云数据与相对应理论点云轮廓数据相匹配并生成检测叶片轮廓点云数据；S4、控制处理模块对所述检测叶片轮廓点云数据进行打印系统原点标定生成检测叶片轮廓打印路径；S5、控制处理模块将检测叶片轮廓打印路径与理论叶片轮廓打印路径相匹配生成待打印叶片轮廓数据。
[0012]优选的，在步骤S1中对采集的图像数据与运动模块形成的偏角进行标定包括：S101、获取叶片图像数据与运动模块的偏角；S102、对所有工位采集的叶片图像数据与运动模块形成的偏角依次进行R旋转变换校准。
[0013]优选的，在步骤S2中控制处理模块对标定后的图像数据进行预处理包括：S201、根据不同叶片的尺寸计算ROI区域的大小，并基于ROI区域确定叶片图像数据；S202、进行图像高斯滤波去噪声，然后通过最大类间方差法算法对图像进行阈值分割；S203、用形态学处理的开闭算法去除图像中的渣滓，并从叶片图像数据中提取叶片轮廓的初始点云数据为后面的数据拼接做准备。
[0014]优选的，在步骤S2中控制处理模块中拼接生成叶片截面轮廓点云数据包括：S204、基于运动模块通过相机的移动距离获得每幅图之间的距离数据；S205、根据距离数据和图像拼接算法将采集的叶片图像数据进行拼接。
[0015]优选的，在步骤S4中对所述检测叶片轮廓数据进行打印系统原点标定并生成检测叶片轮廓打印路径包括：S401、在工件夹具上按打印坐标系原点的位置打印一个标志物，然后将相机采集的所有工位的数据统一到标志物为原点的坐标系下；S402、将标志物坐标系与打印坐标系的xy轴重合；S403、对标志物坐标系与打印坐标系之间形成的偏角进行校准。
[0016]本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：首先，通过控制处理模块控制运动模块运动，从而控制图像处理模块和位移检测装置实时地检测工作台上待检测叶片的图像数据与多个叶片之间的相对位置关系，然后将控制处理模块将图像数据和相对的位置经过处理便可生成待打印轮廓数据，将该待打印轮廓路径导入3D打印机中，便可构建出与原叶片高匹配度的部分，相比于直接用已有的叶片
理论轮廓相比，本专利技术提高了3D打印机修复叶片的精度，同时对叶片进行批量检测后并进行叶片批量3D打印修复，从而提高了工作效率，节省了时间成本。
[0017]其次，通过对所有工位采集的叶片图像数据与运动模块形成的偏角依次进行R旋转变换校准，这样可保证后期拼接出来的叶片图像数据与待测对象不存在偏差，从而真实地反映待测对象；另外，通过将检测叶片轮廓打印路径与理论叶片轮廓打印路径相匹配从而生成待打印叶片轮廓数据，可避免工件夹具存在制造偏差以及叶片存在加工误差等，从而提高3D打印对叶片的修复精度。
附图说明
[0018]图1为本专利技术的系统结构图；图2为本专利技术的夹具与叶片的结构示意图；图3为本专利技术对叶片进行检测的结构示意图；图4为本专利技术运动控制界面的结构示意图；图5为本专利技术中叶片的原始图像截面结构示意图；图6为本专利技术叶片的轮廓提取及方向偏转结构示意图；图7为本专利技术中相机的尺寸标定的示意图；图8为本专利技术中相机与运动模块的偏角对检测对象的影响示意图；图8
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a为相机坐标系x与运动坐标系X轴未产偏角的状态示意图；图8
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b为相机坐标系x与运动坐标系X轴未产偏角的状态下，工件在相机中的状态示意图；图8
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c为相机坐标系x与运动坐标系X轴产偏角的一种状态示意图；图8
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d为相机坐标系x与运动坐标系X轴产偏角的一种状态下，工件在相机中的状态示意图；图8
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e为相机坐标系x与运动坐标系X轴产偏角的另一种状态示意图；图8
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f为相机坐标系x与运动坐标系X轴产偏角的另一种状态下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向叶片3D打印修复的检测系统，其特征在于，包括：运动模块，该运动模块包括支撑座（6）、X轴（101）、Y轴（201）和Z轴（3），所述X轴（101）、Y轴（201）滑动连接在支撑座（6）上，所述Z轴（3）滑动设置在Y轴（201）上，所述X轴（101）和Y轴（201）上安装有位移检测装置，所述X 轴（101）上设置有工件台（8）；图像采集模块，所述图像采集模块设置在Z轴（3）上，用于采集工件的图像数据；控制处理模块，该控制处理模块与所述运动模块和图像采集模块电性连接，该控制处理模块用于控制所述运动模块通过图像采集模块获得叶片的图像数据并生成检测叶片轮廓打印路径。2.根据权利要求1所述的一种面向叶片3D打印修复的检测系统，其特征在于，所述图像采集模块包括相机（4）、双远心镜头（5）和平面无影光源（7），所述相机（4）和所述双远心镜头（5）设置在Z轴（3）上，所述双远心镜头（5）处于所述相机（4）下方，所述平面无影光源（7）设置在所述双远心镜头（5）下方。3.根据权利要求2所述的一种面向叶片3D打印修复的检测系统，其特征在于，所述位移检测装置为光栅尺。4.根据权利要求1所述的一种面向叶片3D打印修复的检测系统，其特征在于，所述工件台（8）上安装有工件夹具（9）。5.根据权利要求3所述的一种面向叶片3D打印修复的检测系统，其特征在于，所述X轴（101）有效行程为0
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300mm，Y轴（201）有效行程为0
‑
300mm，Z轴（3）有效行程为0
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30mm，X轴（101）和Y轴（201）的负载分别为0
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25Kg和0
‑
5Kg，所述X轴（101）和Y轴（201）的速度为0
‑
0.16m/s，所述光栅尺的读数分辨率为0
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0.5μm。6.一种面向叶片3D打印修复的检测方法，应用于上述权利要求1
‑
5任意所述的一种面向叶片3D打印修复的检测系统，其特征在于，包括如下步骤：S1、图像采...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷鸣，秦晟，尹湘云，朱杨洋，郭双全，陈永澎，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：