非接触式喷嘴旋流槽测量系统的搭建与实现

针对航空发动机燃油喷嘴组件的旋流槽特征的精密快速检测难题,本文采用锥光偏振全息采样技术与多轴联动定位技术相结合的方式,搭建了非接触式的喷嘴旋流槽测量系统,可以实现喷嘴旋流槽的槽深、旋流角度和槽宽等几何参数的扫描测量。该系统主要由机械本体、光学测头、运动控制系统和喷嘴专用夹具等构成,其机械本体设计为紧凑的立柱式结构,运动机构包括三个直线轴和一个回转轴,控制系统采用主流工控机与通用坐标测量机控制器相结合的二级位置闭环数字复合控制方式,并应用高精度的免校准加工及检测专用夹具来实现被测喷嘴零件的安装和定位。最后,应用该系统对某喷嘴样件的旋流槽特征进行了多次重复测量。实验结果表明,本文所搭建的非接触式喷嘴旋流槽测量系统能够完成既定的测量任务,而且系统的重复性测量精度能够满足检测任务需求,因而可以作为一项喷嘴结构尺寸检测的技术解决方案。     

激光测头的光束空间矢量标定方法

为了完成三维型面的高效扫描测量,将激光测头通过回转台安装在三坐标测量机Z轴的移动末端上,以搭建非接触式的光学坐标测量系统。在被测表面三维点云的创建过程中,需要将激光测头的一维距离值转化为测量点的三维坐标值,为此,提出了基于球面的光束空间矢量标定方法。在标定过程中,通过控制测量机X、Y和Z轴的运动实现测头的标定轨迹,使测头能够采集到球面上的若干测量点,同时记录下各轴的光栅尺读数和测头的输出。然后,应用这些数据和球面的约束方程来建立超定非线性方程组,并采用矩阵最小二乘法求解出测量光束所在直线的单位方向向量。最后,将一个直径已知的金属球作为被测对象,应用所搭建的测量系统在10个不同方位对其直径进行测量,所得结果的测量误差均小于0.05 mm,充分说明了所提出的标定方法的有效性,从而为实现空间自由曲面的精密高效测量奠定了基础。