涡轮叶片超声无损检测系统的制作方法

本实用新型涉及一种对涡轮叶片进行自动化检测的装置，更确切地说，本实用新型涉及一种能对具有复杂曲面的涡轮叶片超声无损检测系统。

背景技术：

随着航空领域技术的不断发展，飞机更新换代的速度也越来越快，不同用途的飞机上配备着不同种类的发动机。发动机为飞机提供了动力，因而被称为飞机的“心脏”。发动机中涡轮叶片零件的数量最多，故涡轮叶片也就毫无疑问的成为了飞机发动机关键的也是最重要的零件之一。由于叶片在高温、高压、高速和多种负荷作用下工作易产生各种缺陷，由此导致的叶片故障而易引发飞行事故。因此，研究叶片缺陷的有效检测方法、早期预报和诊断叶片缺陷的产生是十分必要的，同时为了避免浪费，因而对于叶片缺陷的检测通常还是采用无损检测的方法进行。

针对具有复杂形状的涡轮叶片的自动化检测方法研究较少，目前手工检测仍然是一种常用的方法，但是手工检测费时费力，可靠性差，效率低下并且会威胁到检测人员的安全。复杂型面涡轮叶片通常具有不规则的曲面特征或者轮廓曲率变化范围较大,传统的基于笛卡尔坐标系进行定位的检测装置，在对被测件进行自动检测时,存在扫查路径难以规划的特点，因此不能准确地检测缺陷或获取此类复杂型面构件的内部缺陷位置。

如中国专利公告号为CN202305479U，公告日为2012.07.04，发明名称为一种多用途六轴自动超声检测系统，该检测系统中转盘上设有三爪卡盘，工件通过三爪卡盘固定于转盘上，超声探头设置于五轴机械手上。该机构利用三爪卡盘固定住被测件，完全限制了被测件的自由度,仅依靠五轴机械手夹持超声探头实现空间运动，因此不适用于对具有复杂曲面特征的试件轮廓面进行检测。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是克服了现有技术存在的无损检测效率低下和对复杂曲面涡轮叶片检测稳定性差的问题，提供一种涡轮叶片超声无损检测系统。

为解决上述技术问题，本实用新型是采用如下技术方案实现的：所述的涡轮叶片超声无损检测系统包括工控机、测量平台、串并混联机床、超声收发机构与水循环系统；

所述的测量平台包括激光测微仪；

所述的串并混联机床包括X轴运动副、动平台与运动控制卡；

所述的超声收发机构包括超声换能器与超声卡；

所述的水循环系统包括喷水喷头；

所述的串并混联机床安装在地基上，测量平台安装在串并混联机床的左侧，水循环系统安装在串并混联机床的右侧；激光测微仪输出端口通过网线与工控机输入端口连接，运动控制卡安装在工控机上，运动控制卡输入端口与工控机输出端口相连接，喷水喷头安装在X轴运动副上，超声换能器安装在喷水喷头上，超声卡安装在工控机上，超声卡输入端口与工控机输出端口线连接，超声卡输出端口与超声换能器的输入端口线缆连接；水循环系统进水口通过管道与动平台的出水口连接。

技术方案中所述的测量平台还包括回转工作台、叶片夹具、三坐标测量机和底座；所述的叶片夹具通过其中的夹具立柱固定在底座左端的中间位置，回转工作台安装在夹具立柱右侧的底座上，并采用螺栓将回转工作台固定在工作台螺纹通孔上，回转工作台内置有回转电机，回转电机的回转轴线与叶片夹具的夹具顶壁上的调节螺钉的回转轴线共线并平行于夹具立柱，三坐标测量机通过其X向导轨与螺栓固定连接在底座上的两排坐标机螺纹通孔上，激光测微仪固定连接在三坐标测量机中的Z向导轨的滑块上。

技术方案中所述的底座为矩形平板结构件，底座左端的中间位置设置有在一个矩形四角处分布的螺纹通孔，螺纹通孔分布的矩形长边平行于矩形的底座的短边，矩形四角处分布的螺纹通孔用于安装叶片夹具；分布螺纹通孔的矩形的右侧设置有4个工作台螺纹通孔，4个工作台螺纹通孔均匀地分布在一个圆周上，圆周的中心与矩形的中心连线平行于底座的长边，4个工作台螺纹孔用于安装回转工作台；分布有工作台螺纹孔的圆周的右下方的底座上设置有两排用于安装三坐标测量机的坐标机螺纹通孔，每排坐标机螺纹通孔的中心连线平行于底座的长边，两排坐标机螺纹通孔用于安装三坐标测量机。

技术方案中所述的串并混联机床还包括床身、3-RPS并联机构与静平台；所述的X轴运动副安装在床身中的上横梁上，两者之间为滑动连接，动平台安装在上横梁的下方、左立柱与右立柱之间的位置处，动平台通过3-RPS并联机构与静平台转动连接，静平台通过丝杆螺母副与床身中的床身底座连接，两者之间为滑动连接，运动控制卡安装在工控机上，运动控制卡的输入端口与工控机的输出端口相连接，运动控制卡的输出端口通过线缆和X轴运动副上的运动副伺服电机、动平台上的动平台伺服电机、3-RPS并联机构上的三个电动缸与静平台上的静平台伺服电机相连接。

技术方案中所述的床身包括上横梁、左立柱、右立柱与床身底座；上横梁左端均匀地布置有4个结构相同的用于安装X轴运动副中的运动副伺服电机的螺纹孔，4个结构相同的螺纹孔右侧即上横梁中间位置设置有两根相互平行的横截面为矩形的上横梁直线导轨，两根上横梁直线导轨之间的上横梁上设置有矩 形通孔，矩形通孔的宽度与两根上横梁直线导轨之间的距离相等，矩形通孔长度与两根上横梁直线导轨的长度相等；床身底座的底部为矩形平板结构的底板，底板的中部设置有两根相互平行的横截面为矩形的底板直线导轨，两根底板直线导轨平行于矩形底板的两短边，两根底板直线导轨之间的前后端设置有轴承座，后端轴承座的外侧的底板上设置有用于安装静平台伺服电机的电机安装孔；左立柱、右立柱均为长方体形结构件，左立柱、右立柱结构相同，左立柱、右立柱的顶端与底端和上横梁与床身底座的两端固定连接成矩形框架式结构件。

技术方案中所述的3-RPS并联机构由三个电动缸组成，三个电动缸均匀地安装在动平台与静平台之间的圆台面内；每个电动缸的缸体底部和推杆端部均设置有铰链机构，每个推杆端部采用铰链分别和动平台的底部铰链连接，每个电动缸的缸体底部采用铰链分别和静平台铰链连接；三个电动缸中任何相邻两个电动缸之间的夹角为120度。

技术方案中所述的静平台包含静平台主体、静平台丝杆螺母副与静平台伺服电机；所述的静平台主体为圆形平板结构件，其周边均匀地设置有3个铰链机构，且其位置与所述的动平台的动平台主体底面的3个铰链机构一一对应；静平台丝杠螺母副由螺纹配合的静平台丝杠螺母与静平台丝杠组成，静平台丝杠螺母通过静平台丝杠螺母座固连在静平台主体底端面的中心处，静平台丝杠通过轴承座固定在床身底座上，即固定在床身底座中部两根相互平行的直线导轨之间的底板上，静平台丝杠的一端通过联轴器连接静平台伺服电机，静平台伺服电机通过螺钉与床身底座固定连接。

技术方案中所述的X轴运动副包含丝杆螺母副、运动副伺服电机、滑块和喷水喷头安装板；其中：滑块由滑块主体与连接块组成，丝杠螺母副由丝杆螺母座、丝杠螺母和丝杠组成；

所述的滑块安装在床身中上横梁的两根直线导轨上，两者之间为滑动配合，连接块焊接在滑块主体底面中间的前端位置，连接块从床身中上横梁上的矩形通孔中向下伸出，丝杆螺母座通过螺钉固定在滑块主体底面的中心位置，并与连接块并列相邻，丝杠螺母安装在丝杠螺母座上，丝杠由轴承座支撑于床身中上横梁的两端处，丝杠的左端通过联轴器连接运动副伺服电机输出端，运动副伺服电机安装在床身中上横梁的左端；所述的喷水喷头安装盘为平板结构件，喷水喷头安装盘通过焊接方式固定在连接块的底部，喷水喷头安装板下部设有用于安装喷水喷头(51)的螺纹通孔。

技术方案中所述的动平台包含动平台主体、夹具和动平台伺服电机；所述的动平台主体为圆柱盆形结构件，动平台主体底端面上均布着三个铰链机构，右侧壁上设置有一个出水口，动平台主体内底面的前后端设置有2块支撑板，后支撑板的前端面中心位置安装有一个用于支撑涡轮叶片的顶尖，前支撑板的中间处设置有一个圆形通孔，圆形通孔的周围设置有夹具安装孔，夹具采用机 械三角卡盘，三角卡盘通过螺钉固连在前支撑板的后端面上，动平台伺服电机处于前支撑板的前方，动平台伺服电机采用螺钉固定在动平台主体的内底面上，动平台伺服电机的输出轴垂直于前支撑板，并从前支撑板的圆形通孔中伸出，动平台伺服电机的输出轴与安装在前支撑板的后端面上的机械三角卡盘连接。

技术方案中所述的水循环系统还包括水箱、循环泵、水过滤器、单向止流阀、潜水泵、过滤网与水循环电路；所述的水箱的出水口通过水管与循环泵的进水口连接，循环泵的出水口通过水管与过滤器的一端连接，过滤器的另一端和喷水喷头的进水口连接；水箱的进水口通过水管与潜水泵的出水口连接，潜水泵的进水口通过水管与单向止流阀的出口连接，单向止流阀的进口与过滤网的一端连接，过滤网的另一端与串并混联机床水管连接，水循环电路设置于工控机内，工控机输出端口通过电缆与水循环电路连接，水循环电路通过线缆分别与潜水泵和循环泵连接。

与现有技术相比本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型所述的涡轮叶片超声无损检测系统通过激光测微仪和三坐标测量机集成的测量平台获取叶片曲面点云数据，运用点云简化算法，可迅速准确的获取叶片曲面的3D模型。

2.本实用新型所述的涡轮叶片超声无损检测系统中串并混联机床的3-RPS并联机构具有刚度重力比大、误差累计小、灵活性好、响应快等优点，能快速准确调整叶片位姿。

3.本实用新型所述的涡轮叶片超声无损检测系统的超声换能器始终与被测表面保持恒定距离，降低了超声换能器收发脉冲超声波的不稳定性。

4.本实用新型所述的涡轮叶片超声无损检测系统能实时调整被测涡轮叶片姿态，使超声声束轴线与被测点法线矢量方向一致，提高了检测的灵敏性。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明：

图1为本实用新型所述的涡轮叶片超声无损检测系统结构组成的轴测投影视图；

图2为本实用新型所述的涡轮叶片超声无损检测系统中测量平台结构组成的轴测投影视图；

图3为本实用新型所述的涡轮叶片超声无损检测系统中串并混联机床结构组成的轴测投影视图；

图4为图3中A处的局部放大视图；

图5为本实用新型所述的涡轮叶片超声无损检测系统的运动控制原理示意框图；

图6为本实用新型所述的涡轮叶片超声无损检测系统中采用的喷水喷头结 构组成的主视图；

图7为本实用新型所述的涡轮叶片超声无损检测系统中采用的水循环系统结构组成的示意图；

1.工控机,2.测量平台,3.串并混联机床，4.超声收发机构，5.水循环系统,21.回转工作台,22.叶片夹具，23.激光测微仪，24.三坐标测量机，25.底座,31.床身，32.X轴运动副，33.动平台，34.3-RPS并联机构，35.静平台，41.超声换能器，51.喷水喷头，52.水箱，53.循环泵，54.水过滤器，55.单向止流阀，56.潜水泵，57.过滤网。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作详细的描述：

参阅图1，本实用新型所述的一种涡轮叶片超声无损检测系统包括工控机1、测量平台2、串并混联机床3、超声收发机构4与水循环系统5。

参阅图2,所述的测量平台2包括回转工作台21、叶片夹具22、激光测微仪23、三坐标测量机24和底座25。

所述的底座25为矩形平板结构件，底座25左端的中间位置设置有在一个矩形四角处分布的螺纹通孔，螺纹通孔分布的矩形长边平行于矩形的底座25的短边，矩形四角处分布的螺纹通孔用于安装叶片夹具22；分布螺纹通孔的矩形的右侧设置有4个工作台螺纹通孔，4个工作台螺纹通孔均匀地分布在一个圆周上，圆周的中心与矩形的中心连线平行于底座25的长边，4个工作台螺纹孔用于安装回转工作台21；分布有工作台螺纹孔的圆周的右下方的底座25上设置有两排坐标机螺纹通孔，每排坐标机螺纹通孔的中心连线平行于底座25的长边，两排坐标机螺纹通孔用于安装三坐标测量机24。

所述的回转工作台21与底座25固连，且内置有回转电机，能带动被测涡轮叶片转动。

所述的叶片夹具22为L形的焊接件，包含安装座、立柱和顶板。安装座为矩形平板结构件，四角处分布有通孔，所述的叶片夹具22通过安装座并采用4个螺钉与所述的底座25左端的中间位置固定连接；立柱为截面是矩形的长方体结构件，顶板为矩形平板结构件，在右端的中央位置设置有安装调节螺钉的螺钉通孔，调节螺钉中心线与回转工作台21的内置电机转动轴中心线重合，装夹涡轮叶片时松开调节螺钉，装夹涡轮叶片后再将调节螺钉拧紧至合适的松紧度，既能够自由转动，又不能卡死，即完成安装。

所述的激光测微仪23为型号为IG-1000的基恩士激光测微仪，其精确度高、稳定性好，能准确测量叶片表面轮廓信息，激光测微仪23通过配套的安装工具安装在三坐标测量机24的Z向导轨的Z向滑块上。

所述的三坐标测量机24在X、Y、Z三个相互垂直的方向上有导向机构，且导向机构上装有光栅尺，X向导轨通过螺钉固连在底座25的两排坐标机螺纹孔上，X向导轨上的X向滑块与支柱底端固连，水平横梁的底端与支柱顶端固连，水平横梁上设置有Y向的双导轨槽和Y向滑块，Z向导轨固连在Y向滑块上，Z 向滑块安装在Z向导轨上，两者之间为滑动连接。回转工作台21可带着被测涡轮叶片实现旋转运动，三坐标测量机24带着激光测微仪23实现检测扫描运动，激光测微仪23用于测量涡轮叶片曲面并获取涡轮叶片的曲面点云数据，测量平台2的输出端口通过网线与工控机1输入端口连接实现通讯,将涡轮叶片的曲面点云数据传输给工控机1。

参阅图3，所述的串并混联机床3包括床身31、X轴运动副32、动平台33、3-RPS并联机构34、静平台35和运动控制卡；

所述的床身31包括上横梁、左立柱、右立柱与床身底座。

上横梁左端均匀地布置有4个结构相同的安装伺服电机的螺纹孔，用于安装X轴运动副伺服电机，4个结构相同的螺纹孔右侧或者说上横梁中间位置设置有两根相互平行的横截面为矩形的上横梁直线导轨，X轴运动副32中的滑块安装在两根直线导轨上，滑块与两根上横梁直线导轨之间为滑动配合，两根上横梁直线导轨之间的上横梁设置有矩形通孔，矩形通孔的宽度与两根上横梁直线导轨之间的距离相等，矩形通孔长度与两根上横梁直线导轨的长度相等，两根上横梁直线导轨之间用于安装X轴运动副32中的丝杆螺母副，两根上横梁直线导轨之间的两端设有轴承座，丝杆螺母副采用轴承安装在两端的轴承座上，对丝杆螺母副起支撑作用。

左立柱、右立柱均为长方体形结构件，左立柱、右立柱的顶端与底端和上横梁与床身底座的两端固定连接成矩形框架式结构件，起支撑作用；床身底座的底部为矩形平板结构的底板，底板的中部设置有两根相互平行的横截面为矩形的直线导轨，两根直线导轨平行于矩形底板的两短边，两根直线导轨之间有一定间隔，能够与静平台35配合，两根直线导轨中间的前后两端设置有轴承座，轴承座通过螺钉固定在床身底座的底板上，滚珠丝杆采用轴承安装在两根直线导轨中间的前后两端的轴承座，两端的轴承座对滚珠丝杆起支撑作用，后端轴承座的外侧的底板上设置有用于安装静平台伺服电机的电机安装孔，静平台伺服电机采用联轴器与滚珠丝杆连接，静平台螺母套装在滚珠丝杆上，静平台螺母的顶端与静平台35的底面固定连接。

所述的X轴运动副32包含丝杆螺母副、运动副伺服电机、滑块和喷水喷头安装板。

所述的滑块包括滑块主体和连接块，其中连接块焊接在滑块主体底面中部的前端位置，滑块安装在床身31中上横梁的两根直线导轨上，两者之间为滑动配合，连接块从床身31中上横梁上的矩形通孔中向下伸出，其前端面与前端直线导轨之间有微小间隔，丝杠螺母副由丝杆螺母座、螺纹配合的丝杠螺母和丝杠组成，丝杆螺母座通过螺钉固定在滑块主体底面的中心位置，与连接块并列相邻，丝杆螺母座前端面与连接块后端面之间有微小间隔，丝杠螺母安装在丝杠螺母座上，丝杠由轴承座支撑于床身31中上横梁的两端处，丝杠的左端通过联轴器连接运动副伺服电机输出端，运动副伺服电机安装在床身31中上横梁的左端。所述的喷水喷头安装板为平板结构件，喷水喷头安装板通过焊接方式固 定在滑块的连接块的底部，喷水喷头安装板下部设置有螺纹通孔，用于喷水喷头51的安装。

所述的动平台33包含动平台主体、夹具和动平台伺服电机。

所述的动平台主体为圆柱盆形结构件，动平台主体底端面上均布着三个铰链机构，右侧面有一个出水口，动平台主体内底面的前后两端设置有2块支撑板，后支撑板的前端面中心位置安装有一个顶尖，用于支撑涡轮叶片，前支撑板的中间有一个圆形通孔，孔的周围设置有夹具安装孔，夹具为机械三角卡盘，夹具通过螺钉固连在前支撑板的后端面上，动平台伺服电机处于前支撑板的前方位置，通过螺钉固连在动平台主体的内底面上，动平台伺服电机的输出轴垂直于前支撑板的板面，并穿过前支撑板的圆形通孔中心，与安装在前支撑板的后端面上的机械三角卡盘连接。

所述的静平台35包含静平台主体、静平台丝杆螺母副与静平台伺服电机。

所述的静平台主体为圆形平板结构，其顶端面均布着3个铰链机构，且其位置与所述动平台33底部的3个铰链机构一一对应；静平台丝杠螺母副由螺纹配合的静平台丝杠螺母和静平台丝杠组成，静平台丝杠螺母通过丝杠螺母座固连在静平台主体底端面的中心处，静平台丝杠通过轴承座固定在床身底座上，即固定在底板中部两根相互平行的直线导轨之间的底板上，丝杠的一端通过联轴器连接静平台伺服电机，静平台伺服电机通过螺钉与床身底座固定连接。

所述的3-RPS并联机构34由三个电动缸组成，三个电动缸均匀地安装在动平台33与静平台35之间的圆锥面范围内；每个电动缸的缸体底部和推杆端部均设置有铰链机构，推杆端部采用铰链分别和动平台33的底部铰链连接，每个电动缸的缸体底部采用铰链分别和静平台35铰链连接；三个电动缸中任何相邻两个电动缸之间的夹角为120度。

所述的运动控制卡采用型号为Turbo PMAC2-PCI的控制卡，其共有12个接口用于连接外部设备，包括与其相配套的输入输出设备以及控制对象，PMAC的CPU与电机的通信是通过门阵列ICs实现的，每个ICs有四个电机控制通道，Turbo PMAC2卡在板共有8个电机通道，每个电机控制通道包含50个输入输出信号针，包括电机控制信号、编码器反馈信号、标志位信号、驱动器使能信号、驱动器出错信号、5V电源信号，运动控制卡安装在工控机1上，运动控制卡程序数据输入端口与工控机1输出端口相连接，运动控制卡的电机控制通道通过线缆和串并混联机床3的X轴运动副32上的运动副伺服电机、动平台33上的动平台伺服电机、3-RPS并联机构34上的三个电动缸与静平台35上的静平台伺服电机相连接，实现工控机1通过运动控制卡对串并混联机床3的运动控制。

所述的超声收发机构4包括超声换能器41和超声卡42。

所述的超声换能器41采用型号为GE alpha的聚焦式液浸超声换能器，能够根据指令发射超声波，并接受从被测件反射回来的脉冲信号，并将信号传送给所述的超声卡42；

所述的超声卡42采用型号为UT-2000系列超声卡，其又是全数字式多通道板卡，其具有体积小、重量轻、结构紧凑，电路和工艺设计先进，性能稳定可靠、抗干扰能力强，能够向超声换能器41发送指令，控制其超声波的发射，并接受和处理反射回来的超声脉冲信号。

参阅图6，所述的喷水喷头51的左部内部设置有螺纹孔，用于其安装，中部为中空结构，用于所述超声换能器41的安装，右部为流体存储仓，且其左端面中心位置有一个圆形通孔，能够与超声换能器41的配合，水经导管流入存储仓形成稳定带有一定压力的流体池，然后再从流体池中稳定地喷出，流向被检测工件表面，并与工件表面形成稳定的不含气泡的水柱。

超声换能器41为圆柱形结构件，前端为发射头，尾端外侧表面有螺纹，便于安装固定，且有数据线从尾端引出，超声换能器41通过配套安装工具安装在水循环系统5中的喷水喷头51上，安装工具通过螺纹连接与超声换能器41的尾端固连，并通过螺钉固连在喷水喷头51的壳体上，同时超声换能器41的前端与喷水喷头51的流体储存仓左端面中心位置的圆形通过配合，实现超声换能器41的中心线与所述喷水喷头51喷口中心线重合，超声卡42安装在工控机1上，超声卡42输入端口与工控机1输出端口线连接，超声卡输出端口通过线缆再与超声换能器41的输入端口连接通讯，实现工控机1向超声收发机构4发送控制指令，同时超声收发机构4又将检测数据反馈给工控机1。

参阅图7，所述的水循环系统5包括喷水喷头51、水箱52、循环泵53、水过滤器54、单向止流阀55、潜水泵56、过滤网57和水循环电路。

喷水喷头51通过螺钉固定在X轴运动副32的喷水喷头安装板上，所述的水箱52分别有一个进水口和一个出水口，进水口设置在水箱52的左侧箱壁的上部，出水口设置在水箱52的右侧箱壁的底部。

水箱52的出水口通过水管依次连接着循环泵53、过滤器54和喷水喷头51，水箱52的进水口通过水管依次连接着潜水泵56、单向止流阀55、过滤网57以及动平台33的出水口，从而实现水的循环利用；水循环电路主要由继电器等元器件组成，水循环电路设置在工控机后侧，工控机1输出端口通过电缆与水循环电路连接，且工控机1通过PLC软件所编程序实现对水循环电路的控制，水循环电路通过线缆分别与水循环系统的潜水泵56和循环泵53连接通讯,从而工控机1通过水循环电路实现对水循环系统5的通断控制。

超声换能器41安装在喷水喷头51上，喷水喷头51安装在X轴运动副32的喷水喷头安装盘上，所以超生换能器41相对于X轴运动副32不动，被测涡轮叶片装夹在动平台33上，X轴运动副32可以沿X轴方向平动，实现超声换能器41相对床身31沿X轴方向平动；被测涡轮叶片装夹在动平台33上，动平台伺服电机带动被测涡轮叶片旋转，可以实现被测涡轮叶片绕Y轴360度旋转；3-RPS并联机构34的3个电动缸的联动，带动动平台33沿Z轴方向平动和绕X轴的转动，从而实现涡轮叶片相对于床身31沿Z轴的平动和绕X轴的转动；静平台35通过滚珠丝杆和轨道可以沿Y轴方向平动，从而实现被测涡轮叶片相对 于床身31沿Y轴的平动，所以通过串并混联机床3带动被测涡轮叶片运动，可以实现超声换能器41相对被测涡轮叶片5个自由度的运动。

本实用新型所述的涡轮叶片超声无损检测系统的工作原理

激光测微仪23通过配套的安装工具固定在三坐标测量机24的Z轴上，与Z轴保持同步运动，通过三坐标测量机24的三轴的直线运动实现激光测微仪23与被测涡轮叶片的叶片型面间的相对位置，被测涡轮叶片通过叶片夹具22固定在回转工作台21上，利用回转工作台21的旋转运动与激光光源保持相对的角度关系，与激光测微仪23的位置保持相对固定，实际测量过程中保持激光光束与被测工件轴线方向垂直，确保了被测涡轮叶片曲面点云数据的准确性。

测量平台2完成对被测涡轮叶片的测量后，获取被测涡轮叶片的点云数据，再将点云数据传输给工控机1，再由工控机1采用三角面片对点云数据进行拟合，逆向重构得到被测涡轮叶片的三维模型，用一系列相互平行的平面与叶片三维模型求交，把三角形与平面的交点顺序连接起来，即可得到被测涡轮叶片的检测轨迹，再结合机床运动学特点对原始轨迹点进行优化处理，从而得到精确的检测轨迹，进一步提高检测的准确性。

工控机1根据优化的检测轨迹参数进行运动学逆解，并采用差补的方式，计算出串并混联机床3的运动学模型，在将计算结果传输给运动控制卡，运动控制卡根据指令驱动串并混联机床3完成检测运动。

本实用新型采用喷水耦合式检测，即将超声换能器41固定在喷水喷头51内部，水箱52内的水到达喷水喷头51后喷出，在超声换能器41和被测涡轮叶片表面形成一段稳定的水流作为耦合，被测涡轮叶片被夹持在动平台33上，按照规定的轨迹路径相对于超生换能器41运动，运动过程中实时调整被测涡轮叶片位姿，使超声换能器41到被测涡轮叶片表面的距离恒定且时刻保持对准被测涡轮叶片曲面检测点的法线方向，保证了检测的稳定性和准确性。

检测过程中，每到达一个轨迹检测点，超声卡向超声换能器41发送检测指令，超声换能器41发射超声波，经过耦合剂水的传输到达被测涡轮叶片表面，反射后被超声换能器41接收，超声换能器41再将超声信号返回到工控机1。

检测时，先完成一个曲面截面上检测点的检测，然后依次完成整个曲面所有检测点的检测，工控机1将所有收集的检测数据处理后由图像的形式显示出来，检测结果更加直接明了。

参阅图5，工控机1控制测量平台2进行涡轮叶片曲面测量，同时又控制着超声卡和运动控控制卡，超声卡控制超声信号的发射和采集任务，超声换能器41发射的超声波信号经藕合剂水到达被测件表层,经反射后被超声换能器41采集并通过超声卡42反馈给工控机1,工控机1对采集信号进行处理后以图像的形式显示出来；运动控制卡则接受工控机1发送的轨迹路径信息控制串并混联机床3完成扫查路径运动。

本实用新型的具体实施例如下：

轨迹规划方法：先将被测涡轮叶片装夹在测量平台2的叶片夹具22上，由测量平台2对叶片曲面进行测量，获取叶片的曲面点云数据，并将数据传送给工控机1，再由工控机1采用三角面片对点云数据进行拟合，逆向重构得到被测涡轮叶片的三维模型，用一系列相互平行的平面与叶片三维模型求交，把三角形与平面的交点顺序连接起来，即可得到被测涡轮叶片的检测轨迹，再结合机床运动学特点对原始轨迹点进行优化处理，最后结合轨迹点参数逆解算出串并混联机床3的运动学模型

m＝(B，X，Y，Z，L₁，L₂，L₃)

其中：

B–-动平台33的上夹具旋转角；

X–-X轴运动副32所处的位置；

Y–-静平台35所处的位置；

L_i–-3-RPS并联机构34上3个推杆伸长量，i＝1，2，3；

运动控制卡从工控机1上读取机床运动学模型m＝(B，X，Y，Z，L₁，L₂，L₃)，然后，再向串并混联机床3发送动作指令，从而驱动串并混联机床3以制定方式运动，实现控制涡轮叶片相对于所述的超声换能器41按检测路径运动。

检测时，将被测涡轮叶片从测量平台2取下，再装夹在动平台33上，运动控制卡控制串并混联机床3按规划的轨迹运动，每到达一个指定的检测点，工控机1通过超声卡向超声换能器41发送检测信号，这时超声换能器41发射超声脉冲信号，经过水耦合剂到达被测涡轮叶片表面，经反射后被超声换能器41接收，并通过超声卡42反馈给工控机1存储,如此重复直到完成所有轨迹点的检测。

检测过程中，根据当前监测点信息，通过所述串并混联机床3实时调整叶片姿态，使超声束轴线与被测点法线矢量方向一致确保了数据的精确性；通过所述串并混联机床3调整叶片运动，使所述超声换能器41到被测涡轮叶片表面距离恒定，确保了检测数据的稳定性。

检测过程中，工控机1向水循环控制电路发送工作信号，水循环系统5开始工作，水箱52中的水经过水管从喷水喷头51喷出，在超声换能器41和被测涡轮叶片之间形成一段稳定的水流，为超声检测提供耦合，并且喷出的水最终流回水箱52，实现水的循环利用。检测结束时，工控机1又向水循环控制电路发送停止工作信号，水循环系统5停止供水。

当完成所有轨迹点的检测之后，由工控机1读取所有的检测数据，并对所有采集数据进行处理，将被测涡轮叶片的缺陷位置和缺陷深度以图像的形式显示出来，至此完成被测涡轮叶片的全部检测过程。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已,并不用以限制本实用新型，本实用新型也可以对其他尺寸涡轮叶片或其他工件进行自动化无损检测。凡在本实用新型的原理和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。