本发明专利技术公开了一种螺旋桨型面轮廓误差测量仪及测量方法，其特征是：采用龙门式结构，在底座上设置左立柱、右立柱及顶部横梁，在横梁上设置回转主轴；在回转主轴的下端呈水平固联测量臂；在测量臂的底面沿测量臂回转平面的径向设置一直线导轨，在直线导轨上设置可沿直线导轨作直线移动的工作台，在工作台上设置位移传感器；在底座上叠加设置Y向工作台和X向工作台，被测螺旋桨桨叶设置在X向工作台的顶面上定位凹槽中。本发明专利技术是根据螺旋桨桨叶的轴对称结构特点，采用圆柱坐标系构建测量装置和测量方法。获取数据快速，无操作人员主观误差；后续误差处理和分析简单。可用于大型回转类零部件的尺寸参数和形位误差参数的精密测量。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术是涉及，尤其适用于大型船舶和水下航行器的螺旋桨叶片面型误差的检测，也可用于汽轮机叶片、水轮机叶片、航空螺旋桨等大尺寸回转类零部件的精密测量。
技术介绍
螺旋桨作为一种应用广泛的推进器，是船舶和水下航行器动力系统的核心部件，其叶面呈螺旋曲面形，叶片薄、厚不均，桨叶的几何形状特点使其成为典型性的具有复杂曲面的大型机械零件。其面型的加工精度是影响螺旋桨使用寿命、机械效率和噪声高低的重要因素。但由于其形状为复杂的自由曲面，体积和重量较大，因此在制造和加工的过程中，对桨叶型面及相关尺寸和参数的测量一直是业内的一个难题。目前常用的检测方法包括样板法、三坐标测量机法、激光跟踪仪法、光电经纬仪法和机器视觉摄像法等。样板法所使用的样板均是手工制造、面型精度难以保证、刚性差易变形；三坐标测量机虽然测量精度高，但对环境要求高、测量范围小；近年来逐渐发展成熟的激光跟踪仪法、光电经纬仪法可以实现对叶片的高精度检测，都是通过仪器测量空间内单点的角度和距离，实时获取目标点的三维坐标，用软件管理和处理数据来获取叶片面型的空间几何信息。这些方法需要人工参与，比如调整靶镜、间隔性地移动靶镜位置来实现逐点测量，测量效率偏低，无法达到生产、检测所需要的密集点云采集要求。目前流行的采用柔性关节坐标测量机和扫描测头的测量模式日益受到市场注视和欢迎，它可以快速获得密集点云的三维面型数据，但仍需要人工操作，测量效率比较低，测量精度也有待于进一步提闻。
技术实现思路
针对螺旋桨桨叶在加工过程中的面型检测问题，如何在保证精度的前提下，提高测量速度，降低成本，如何实现现场检测并减小大型仪器的受力变形和受温变形对测量精度的干扰，为此，本专利技术提供，以实现螺旋桨桨叶型面误差参数高效、自动和准确的测量。本专利技术解决技术问题采用如下技术方案本专利技术螺旋桨型面轮廓误差测量仪的结构特点是采用龙门式结构，在底座上设置等高的左立柱和右立柱，并在所述左立柱和右立柱的顶部架设横梁，在所述横梁的中部沿Z向通过支承结构设置回转主轴，第一步进电机通过第一柔性联轴器驱动所述回转主轴回转；在所述回转主轴上设置用于测量回转主轴回转角度的圆光栅；在所述回转主轴的下端呈水平固联一测量臂，测量臂与主轴共同绕Z轴回转；在所述测量臂的底面沿测量臂回转平面的径向设置一直线导轨，在所述直线导轨上设置可沿直线导轨作直线移动的工作台，所述工作台是以设置在测量臂上的第二步进电机为驱动件，以第二滚珠丝杆为传动件；在所述工作台上分别固定设置有激光位移传感器和电感位移传感器；所述激光位移传感器的光轴与Z向平行，所述电感位移传感器的测量轴线与主轴的回转轴线正交；在所述底座上叠加设置Y向工作台和X向工作台，所述Y向工作台是以底座为支撑平台，可沿设置在所述底座的上平面上的Y向滚动导轨作Y向移动，所述Y向工作台是以设置在底座上的第三步进电机为驱动件，以第三滚珠丝杆为传动件；所述X向工作台是以Y向工作台为支撑平台，可沿设置在Y向工作台的上平面上的X向导轨作X向移动，X向工作台是以设置在Y向工作台上的第四步进电机为驱动件，以短丝杠为传动件；被测螺旋桨桨叶上的随行夹具设置在所述X向工作台的顶面上定位凹槽中，被测螺旋桨桨叶夹持在所述随行夹具上。本专利技术螺旋桨型面轮廓误差测量仪的结构特点也在于所述随行夹具为一可涨芯轴，所述可涨芯轴的顶部固定设置为吊装孔，可涨芯轴 的中段为底径大、顶径小的外圆锥面，被测螺旋桨桨叶以其内孔套装在圆锥面上，在所述被测螺旋桨桨叶的内孔与外圆锥面之间装入有弹性开口锥套，以压紧螺母通过压板抵压在所述弹性开口锥套的顶面，使被测螺旋桨桨叶和可涨芯轴紧配合，且被测螺旋桨桨叶的内孔轴线与可涨芯轴的轴线重合。设置所述回转主轴的支承结构是2套顶部角接触球轴承在回转主轴顶端同向配置，I套底部角接触球轴承在所述回转主轴的底端与所述顶部角接触球轴承成背靠背设置；在所述顶部角接触球轴承和底部角接触球轴承之间分别设置套装在回转主轴上的内隔套和外隔套，以所述内隔套抵在所述顶部角接触球轴承和底部角接触球轴承的内圈上，以所述外隔套抵在所述顶部角接触球轴承和底部角接触球轴承的外圈上，并且所述内隔套的高度小于外隔套的高度；在所述主轴上设置多路导电滑环，所述第二步进电机、电感位移传感器及激光位移传感器的检测信号和驱动信号分别通过多路导电滑环进行传输。本专利技术螺旋桨型面轮廓误差测量仪的测量方法的特点是按如下步骤进行a、将被测螺旋桨桨叶连同随行夹具放置在工作台上的定位凹槽中，使工作台位于回转主轴的正下方；b、调整电感位移传感器的位置，使电感位移传感器的测头抵于随行夹具作为初始位置，调整电感位移传感器的初始位置读数为零；启动第一步进电机，由测量臂带动电感位移传感器旋转一周，针对由所述电感位移传感器测得的被测螺旋桨桨叶的轴线与主轴之间的偏心量，分别移动所述Y向工作台和X向工作台，使被测螺旋桨桨叶定位在与主轴的轴线重合的位置上，并保持被测螺旋桨桨叶的定位位置不变；C、以主轴的回转轴线为起点，第二步进电机带动工作台按照设定的步距往半径扩大的方向移动一个步距后停止，得到相应位置下的激光位移传感器的回转半径^，然后第一步进电机启动，带动主轴、测量臂和激光位移传感器一起等角度间隔进行步进旋转；同时圆光栅捕捉主轴旋转角度的信息，每转动一个间隔角度，激光位移传感器获得被测螺旋桨桨叶上一个点的Z向坐标Zli，计算机同步锁存每点的(ri，Zli，Ctli),主轴回转一周，获得数组(r1； Z11, n)、(r1； z12, 12)......(r” zlm, lm)；d、第二步进电机(20)带动工作台(23)继续下一个步距的移动，得到相应位置下的激光位移传感器(13)的回转半径r2，按照步骤c相同的方式获得数组(r2, Z21, 4)21)，(r2, z22, 4>22)......(r2, z2m, 4>2m)；e、继续改变和增大激光位移传感器(13)的回转半径分别呈r3……rn，按步骤c相同的方式共获得数组(r1； Z11, n)、(r1； z2, 12)…(r” zlm, lm)；(r2, Z21, 4> 21) I (r2, Z22, 4*22)…(r2，Z2m，小 2m);(rn, Znl, <j521), (rn, Zn2, ^n2)…(rn, Znm, J ； 其中ri为被测螺旋桨桨叶的叶根处的最小半径，rn为被测螺旋桨桨叶的叶尖处的最大半径。e、根据采集数据对被测螺旋浆桨叶面型进行面轮廓度误差评定，并给出评定结果，同时给出包括桨叶螺距角、螺距、纵斜角和展开面上各型值点相对基准点的定位值在内的各结构参数。本专利技术利用激光位移传感器，用精密回转轴系和一维工作台的运动配合来构建圆柱坐标系，在圆柱坐标系下获取螺旋桨桨叶面型的原始测量数据，再经过相应的数据处理和坐标变换得出螺旋桨桨叶型面轮廓度误差数据并给出误差评定结果。与已有技术相比，本专利技术的有益效果体现在I、采用圆柱坐标构建测量系统，便于获得密集点云的三维面型数据，且采集点数可根据被测件的精度要求不同而调整，易于实现桨叶型面的三维重构。2、本专利技术采用激光位移传感器直接自动读数，避免了三坐标测量机测量中的测头半径补偿问题，也不需要人工设置靶镜等辅助器件有利于提高测量精度。3、本本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种螺旋桨型面轮廓误差测量仪，其特征是：采用龙门式结构，在底座(17)上设置等高的左立柱(16)和右立柱(3)，并在所述左立柱(16)和右立柱(3)的顶部架设横梁(8)，在所述横梁(8)的中部沿Z向通过支承结构设置回转主轴(35)，第一步进电机(10)通过第一柔性联轴器(22)驱动所述回转主轴(35)回转；在所述回转主轴(35)上设置用于测量回转主轴回转角度的圆光栅(21)；在所述回转主轴(35)的下端呈水平固联一测量臂(12)，测量臂(12)与主轴(35)共同绕Z轴回转；在所述测量臂(12)的底面沿测量臂回转平面的径向设置一直线导轨，在所述直线导轨上设置可沿直线导轨作直线移动的工作台(23)，所述工作台(23)是以设置在测量臂(12)上的第二步进电机(20)为驱动件，以第二滚珠丝杆(39)为传动件；在所述工作台(23)上分别固定设置有激光位移传感器(13)和电感位移传感器(14)；所述激光位移传感器(13)的光轴与Z向平行，所述电感位移传感器(14)的测量轴线与主轴(35)的回转轴线正交；在所述底座(17)上叠加设置Y向工作台(4)和X向工作台(5)，所述Y向工作台(4)是以底座(17)为支撑平台，可沿设置在所述底座(17)的上平面上的Y向滚动导轨(2)作Y向移动，所述Y向工作台(4)是以设置在底座(17)上的第三步进电机(1)为驱动件，以第三滚珠丝杆(31)为传动件；所述X向工作台(5)是以Y向工作台(4)为支撑平台，可沿设置在Y向工作台(4)的上平面上的X向导轨作X向移动，X向工作台(5)是以设置在Y向工作台(4)上的第四步进电机(15)为驱动件，以短丝杠(26)为传动件；被测螺旋桨桨叶(7)上的随行夹具(6)设置在所述X向工作台(5)的顶面上定位凹槽中，被测螺旋桨桨叶(7)夹持在所述随行夹具(6)上。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：胡鹏浩，刘善林，胡悦融，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。