燃机叶片型面三维光学扫描检测方法研究

针对工业生产中提高燃气轮机叶片型面检测效率、实现叶片整体尺寸检测的实际需求,提出基于激光和光栅两种三维光学扫描的叶片型面检测方法。采集燃气轮机叶片三维点云数据,用统一采样和设定点云间最大偏差值的方法进行点云精简。根据6点定位原理和最小二乘法将精简点云与设计模型进行配准,提取叶片型面轮廓度和检测截面特征参数进行分析,并与三坐标检测结果对比。结果表明:两者检测叶片型面轮廓度在相同偏差范围内点云所占比例偏差都在1%以内,叶片型面特征参数尺寸相差都在0.02 mm以内。经试验证明,三维光学扫描方法检测速度快、适应性强、可靠性高,可为高效准确地进行叶片型面检测提供有效的技术手段。     

基于CMM测量的航空发动机叶片型面误差分离技术

针对三坐标测量机检测叶片型面数据处理的关键问题,提出一种叶片型面误差分离方法。采用等高法测量叶片,给出了叶片型面公差评估指标的计算方法和误差分离的原则与步骤。在数据处理时采用最小区域法对测量点和理论截面轮廓线对应点进行匹配,建立了匹配目标函数,采用DFP变尺度算法对其求解,并通过第2次匹配消除建立坐标系误差的影响,以分离出叶片型面线轮廓度误差、扭转误差和位置度误差来判定叶片型面误差是否合格。最后通过实例证明了该方法的实用性和有效性。     

白光光学测头测量发动机叶片型面技术分析

为解决接触式三坐标测量机检测航空发动机叶片效率低下的问题,探索更加高效、准确的检测手段,采用白光光学测头对航空发动机叶片型面进行测量对比实验,对各截面的叶型轮廓度参数进行评价,得出测量结果。分析各种误差因素对测量结果的影响,对白光光学测头检测叶片叶型轮廓度的测量不确定度进行评定。与此同时,将同一叶片的白光光学测头测量结果与接触式三坐标测量机测量结果进行对比分析,验证白光光学测头应用于航空发动机叶片型面检测中的准确性。实验结果表明白光光学测头测量航空发动机叶片型面既能保证叶片型面测量精度,又能提高叶片测量工作效率。     

用三坐标测量机、量块检测平板的一种方法

采用三坐标测量机和量块检测规格在1000×60mm以内的一级平板的平面度,方法快捷、准确。     

基于三坐标测量机的大型扭转叶片型面测量方法研究

大型扭转叶片具有叶身薄、曲率变化大、单燕尾式榫头结构等特点,使得其测量基准短,型面扫描难度大,传统的二维测量方法难以精确测量其轮廓。本文研究了一种基于三坐标测量机的型面测量方法,该方法硬件上选用三坐标测量机配备旋转式连续扫描测头,软件上利用最佳拟合法建立测量坐标系,并提出了利用建立辅助坐标系扫描叶尖的方法。本文介绍并分析了在测量过程中的几种主要误差因素,并对该测量方法进行了不确定度分析。通过实践验证:该方法大大提高了大型扭转叶片的测量精度,成功解决了大型扭转叶片高精度、高效率的型面测量要求。     

大尺寸航空发动机叶片的高效型面检测方法

介绍了一种基于三坐标测量机的高效型面检测方法。在传统叶片型面测量方法基础上,优化了传统扫描路径,提出了分区域、曲率自适应变速扫描方法,有效地解决了大尺寸叶片传统测量方法中频繁更换测针的问题。研究了一种过度扫描策略,通过高级编程对采集数据进行滤波,并采用数学拼接的方法得到完整叶型封闭曲线,用来分析叶片的几何参数。提出的大尺寸叶片检测方法在保证检测精度的同时,提高约40%的检测效率,并完善了传统检测方法叶型曲线不完整的问题。     

V型支架同轴度测量方法的改进

结合三坐标测量机的功能特点，运用测量软件中的理论元素定义、测量参数提取、计算公式编辑、变量调用等编程技术，探讨在不用配芯轴的情况下，使用三坐标测量机直接测量V型支架上两V型槽同轴度的方法。     

基于坐标测量机的非接触测量应用与实践

通过对本单位现有三坐标测量机测量原理进行系统的研究和分析,利用三坐标测量机配备光路系统和连接件与相应测量软件的有机搭配组合,尝试对三坐标测量机增加辅助硬件并将测量系统软件进行二次开发,解决公司科研任务所使用的线纹类量具、工装测具以及零件上刻线(狭缝、小台阶)等特性的检测难题。将辅助硬件及软件恰当地引入三坐标测量机中,实现了线纹类大尺寸工件的非接触测量。     

基于三坐标测量机测量同轴度的几点探讨

基于三坐标测量机这一测量平台，本文提出了在同轴度测量过程中遇到的几个难题，通过分析同轴度测量的误差来源和三坐标测量机的测量特性，结合实践工作中的经验教训，得出了几种切实可行的测量方法。     

三维坐标系在核电叶片检测中的选择原则和技巧

核电叶片的型线检测是核电叶片的检测关键,也是西屋公司要求必检的重要项目。本文主要介绍利用三坐标测量机对核电叶片进行检测时三维坐标系的选择原则及技巧。1　测量方法叶片型线测量是借助三坐标测量机采集零件表面上一系列有意义的空间点,然后通过数学处理,求得由这些点所组成的特定几何元素的位置及其形状。从而求得叶片型线的测量结果,而传统的办法是用样板对叶片型线进行检测。由于被测叶片型线复杂,因此制造样板的工作量和难度都很大,而且不易保管;样板的精度较低,不能真实准确地反映型线的加工精度,误差较大。2　坐标系选择原则2.1…     

基于激光点云数据的叶片型面三维重构

在四坐标叶片型面检测基础上,提出基于激光点云数据的叶片型面三维重构方法。激光位移传感器对叶片型面进行多视角扫描采样,快速采集叶片型面海量点云数据。运用由点到线到面的数学建模原理,先基于端点一阶导矢连续法拟合出光顺NURBS曲线,再依据分片能量法构建辅助曲面拟合出光顺NURBS曲面,最后对分片NURBS曲面进行统一描述,构造出精确光滑的叶片型面,实现叶片型面的三维重构。实验结果表明：采用该方法实现对各类叶片复杂型面的三维重构,重构误差均<0.015 mm,能够满足精密零件的测量需求。     

基于QUINDOS6的整体叶轮叶型检测

为了提高数据处理速度,保证数据的准确性,本文介绍了一种快速检测整体叶轮叶型的方法。选择计量型三坐标测量机进行测量,使用QUINDOS6及专用数据自动处理软件,并自行开发二次测量程序,对叶型偏差、前后缘半径R等叶形特征参数快速精确地进行评价,同时自动输出图形报告,最终能够直观地反映检测数据结果。     

基于改进ICP算法的叶片型线轮廓度误差评定

针对传统最近迭代点(ICP)算法存在配准精度较低的问题进行算法改进。首先,考虑到三坐标测量机测量数据呈现有序排列、且一一对应的特点,使用了一种基于矢量对齐法的型线数据初配准方法进行初配准;其次,在传统ICP算法配准的基础上,对待配准数据进行非均匀有理化B样条(NURBS)曲线拟合,再利用自适应粒子群算法对测量数据进一步精配准;最后,采用基于最小区域的叶片型线轮廓度误差评定方法进行误差评定。实验分析结果表明:改进方法相对于传统ICP算法,可在原有收敛值基础上达到进一步收敛的效果,轮廓度误差相对减小28.57%。该方法有效提高了叶片型线轮廓度误差评定的精确度,可为叶片的加工质量提供可靠判定。     

发动机叶片型面测量坐标系建立方法研究

发动机叶片的复杂外形结构和加工误差给叶片形位尺寸的精确高效测量带来很大困难。利用三坐标测量机对叶片的型面参数进行测量时,对于变形较大无法利用设计基准完成测量的截面,通过建立辅助测量坐标系的方法实现扫描。本文分析了建立辅助测量坐标系的原理,并提出一种利用四点拟合快速建立辅助坐标系的算法,将变形大的实测曲线与理论叶型进行迭代计算,从而大大减少计算时间。将该四点拟合法应用在大型扭转叶片的叶型测量中,在提高测量效率的同时,建立的辅助测量坐标系精确的实现了叶尖部分叶型的扫描,测量结果可靠。     

FTP动态测量航空发动机叶片三维型面

针对高速旋转状态下航空发动机叶片每个时刻形变量的研究,提出一种利用主动结构光,基于动态傅里叶变换轮廓术对不同速度下每个时刻三维型面及形变量的测量方法。利用对射激光传感器与AVR单片机设计同步控制装置,结合千兆网相机完成对高速旋转中航空发动机同一叶片的瞬态图像采集,再利用傅里叶变换轮廓术计算出每个时刻下该叶片的三维型面,通过分析,计算出每个时刻下旋转航空发动机叶片的形变量。实验结果表明该方法可行且满足准确度要求,相对于传统的叶片形变测量方法,具有实时、快速的优势。     

采用CMM测量发动机叶片模具方法研究

为解决传统测量设备难以对组合型块进行准确测量的问题,提出了基于CMM的叶片模具数字化测量方法。利用PC-DIMS测量软件自动获取点的理论值及矢量方向,采用迭代法建立坐标系,选取对应的扫描轨迹生成方式,设置合适的扫描密度对叶片模具进行测量,并对结果进行三维补偿。利用此方法开展了轮廓度测量实验,绘制出叶片模具轮廓偏差图,并对测量不确定度进行评定。实验证明此方法测量准确性好、自动化程度高,可准确反映叶片模具在试制阶段及使用阶段的磨损情况,为模具的返修及保养提供了重要参考。     

基于振动点云补偿锻件尺寸在线测量系统研究

目的 针对高温锻造生产线检测任务中机械振动造成锻件热态尺寸测量误差较大的问题,提出基于加速度传感器的振动点云补偿方法。方法 振动点云补偿方法是在激光相机中内置加速度传感器获取振动信号,在检测出相机振动的加速度后,通过二次积分求解出相机在3个方向上的位移量,并通过旋转矩阵变换得到对应点的坐标值,从而对相机振动带来的点云偏差进行补偿和校正。在完成对点云偏差的修正之后,利用Halcon中的模板匹配算法对锻件点云进行匹配。结果 搭建了具有加热、镦粗、预锻等工序的汽车轮毂机器人自动化锻造生产线,根据锻造工艺要求,使用所研制方法对高温锻件产品进行了关键尺寸的在线测量。经补偿后,锻件点云尺寸平均测量误差由±0.9 mm降低至±0.1 mm,标准差由0.52 mm降低至0.056 mm。结论 采用二氧化硅气凝胶隔层降噪、增加防振结构件及隔热恒温等措施,使用蓝紫线激光3D相机,并通过基于加速度传感器的振动点云补偿算法,可以满足锻造自动化生产线的在线检测要求,能够提高锻造生产线高温锻件尺寸的检测精度、降低尺寸检测的不稳定性。     

带微孔的透平叶片的光学测绘方法

提出了一种获得透平叶片及其微孔CAD模型的光学测绘方法,首先,采用小视场的数字结构光三维扫描仪分块测量并拼接获得叶片点云;然后,在微孔中插入直径合适的高精度圆柱量规,测得量规点云,拼接到叶片轮廓上;最后,分别拟合叶片点云和量规点云为NURBS曲面和圆柱体曲面,圆柱体轴线与NURBS曲面交点即为微孔位置,圆柱体轴线方向即为微孔的法线方向,该方法采用传递测量对象的方式,测量芯棒而不是直接测量微孔;通过增加点云的采样密度,提高重建模型的精度和可靠性,测绘结果表明,叶片和量规的曲面模型的残差均为0.104 mm.     

气膜孔视觉测量系统的设计与搭建

为了重建高压涡轮导向叶片气膜孔的三维形貌特征,基于机器视觉原理,设计并搭建了非接触式的气膜孔四轴视觉测量系统。该系统主要由三坐标测量机框架、高精度回转台、叶片专用夹具和图像采集装置构成,将视觉测量技术和三坐标测量技术结合起来以应对气膜孔的检测问题。为了获取气膜孔的三维形貌数据,提出了应用景深合成技术进行孔壁三维形貌重建的方法,并通过实验进行了重建方法的验证。在实验过程中,应用该测量系统对某个高压涡轮导向叶片上的气膜孔特征进行了测量实验,获取了孔深范围内的对焦图像序列,而后对其进行了景深合成与深度信息转化,最终实现了该气膜孔的孔壁形貌的三维重建与显示,并实现了向三维点云数据的转化,充分说明了所搭建的气膜孔视觉测量系统的有效性。