光位移传感器X向位置，使激光位移传感器在测量每一截面时，其初始位置位于夹 持叶片的两顶尖连线上。
[0047] 本发明步骤巧）中所述的极坐标系，是指在测量截面内，W旋转轴与测量截面交 点为原点，W竖直向上为0°方向的极坐标系，且该截面测点均在此极坐标系中表示。
[0048] 本发明步骤化）中所述的叶片非匀速旋转测量方式，具体步骤为：首先，计算测量 截面上各点与极坐标原点的距离di(i=1，2,…如，获得最大值cLx，将测量截面线上各点与 极坐标原点的距离中与dm。,做比值a，当0. 7 <a《1时，定义为远点；当0. 4 <a《0. 7 时，定义为正常点；当〇<a《0.4时，定义为近点，测量远点区域内的点时，翻转夹具电机 的转速rpi;测量正常点区域内的点时，翻转夹具电机的转速rp2;测量近点区域内的点时，翻 转夹具电机的转速rp3,为保证各区域测点分布均匀，应使rpi< r p2< r P3,使翻转夹具电机 按各个区域的速度要求旋转一周，对叶片进行非匀速旋转测量，激光位移传感器每秒测点 一次，测量数据为Zi。
[0049] 本发明步骤（7)中所述的局部测点稀疏区域，是指待测叶片经区域规划后的远点 区域，等时长补偿测量的具体步骤为；保持叶片不动，移动X轴，使激光位移传感器进入待 测区域，记录此时X轴位移；调节激光位移传感器移动速度为V，每隔t秒位移传感器进行 一次测点，通过计算，得到补偿测点的极坐标。
[0050] 下边W在前期已开发的具有曲面适应性的叶片抛磨光整加工机床（专利号： ZL200710056223.幻的一体化抛磨加工基础上，进一步说明书本发明叶片复杂曲面的原位 测量方法与装置。
[0化1] 如图2所示，机架11与底座1固定连接，纵向滑道9与底座固定连接，纵向滑块7 与静平台13底部固定连接，纵向滑块7与纵向滑道9滑动连接，纵向光栅尺15与纵向滑道 固定连接，电动缸3下端通过转动副2与静平台13转动连接、上端通过球较链4与动平台 10较接，夹具系统12与动平台10固定连接，横向滑道8与机架上方固定连接，横向光栅尺 14与横向滑道固定连接，工具板6通过滑块与横向滑道8滑动连接，抛磨工具头5与工具板 6转动连接，激光位移传感器16与工具板6侧面固定连接。
[0化2] 包括下列步骤：
[0053] (1)将激光位移传感器16安装在抛磨机床的工具板6上，根据X向光栅尺14反馈 的数据确定激光位移传感器X向位置，使其在测量每一截面时，其初始位置位于夹持叶片 17的两顶尖连线上。
[0化4] (2)调节工作台10的高度，保证叶片旋转时不与工具板6发生干设，利用激光位移 传感器16测量其与静平台10的竖直距离，根据反馈的数值Z。和夹具顶尖与静平台10的 已知竖直距离Zd，利用公式
[00巧]Z = Zc-Zd
[0化6] 计算出激光位移传感器16距夹具顶尖轴线的竖直距离Z值；
[0057] 做沿叶片长度方向等间距选取7个截面，包括左、右端面；
[0化引（4)通过纵向滑道9移动工作台，将激光位移传感器16移至叶片测量截面1;
[0059] 妨在测量截面1内，建立测量极坐标系，该坐标系W叶片旋转轴与测量截面1交 点为原点，竖直向上为0°方向；
[0060] (6)进行测量截面1的测量；首先，计算测量截面1上各点与极坐标原点的距离 di(i= 1，2,…如，获得最大值cLx，将测量截面线1上各点与极坐标原点的距离di与dmax做 比值口，当0. 7<a《1时，定义为远点，如图5中1、7区域；当0.4<a《0. 7时，定义 为正常点，如图5中2、4、6区域；当0 <a《0.4时，定义为近点，如图5中的3、5区域； 量远点区域内的点时，翻转夹具电机的转速rpi;测量正常点区域内的点时，翻转夹具电机 的转速rp2;测量近点区域内的点时，翻转夹具电机的转速rp3;为保证各区域测点分布均匀， 应使rpi<rp2<rP3;最终控制翻转夹具电机按各个区域的速度要求旋转一周，对叶片进行 非匀速旋转测量，测量截面线上的测点分布如图6;激光位移传感器16每秒测点一次，测量 数据为Zi，n,为测点的旋转角度，由公式：
[0061] rii=E Tpitpid = 1, 2, . . . , 7)
[0062] 得出，其中，tpi为测量该点时，已经过的各区域所用的时间，据此计算出测点ki的 实际坐标：
[0063] (rii，Z-Zj)(i= 0, 1, 2, . . . ,m)
[0064] 此为测量截面的主体测点极坐标数据；
[0065] (7)0. 7 <a《1的远点区域为测点稀疏区域，为了保证测量精度，对该区域进行 等时长补偿测量，补偿测量的具体方法为；保持叶片不动，使用横向滑道8带动激光位移传 感器16进入待测区域，记录此时X轴位移为X;使用横向滑道8带动激光位移传感器移动， 每隔t秒位移传感器进行一次测点，记录测量数据为Z'j.;通过如下计算，可得被测点kj.(此 为区域1计算公式，区域7内补偿点坐标可用同样方法获得）的极坐标为（j表示当前所测 的为第j个点）：
[0066]
【主权项】
1. 一种叶片复杂曲面的原位测量方法，其特征在于，包括下列步骤： (1) 将激光位移传感器安装在抛磨机床的工具板上，并进行测量点的位置对正； (2) 调节工作台高度，保证叶片旋转时不与抛磨工具发生干涉，确定此时夹具顶尖轴线 距传感器的竖直距离Z ; (3) 沿叶片长度方向等间距选取7个截面作为测量截面； (4) 通过纵向滑道移动工作台，使激光传感器位于初始待测截面的正上方； (5) 在测量截面内，建立极坐标系； (6) 对测量截面进行规划分区，控制翻转夹具电机按截面内各区域的速度要求非匀速 旋转一周，由激光位移传感器测得截面线上各点的坐标值Z i,与各点的旋转角度Ili共同组 成测点的极坐标； (7) 对截面线上局部测点稀疏区域进行等时长补偿测量，计算补偿测点极坐标； (8) 将激光位移传感器移至下一截面的测量初始位置，用同样的方法测量其余截面线， 共获得7条截面线的测量数据。
2. 根据权利要求1所述的叶片复杂曲面的原位测量方法，其特征在于，所述的激光位 移传感器为点光源激光位移传感器。
3. 根据权利要求1所述的叶片复杂曲面的原位测量方法，其特征在于，步骤（1)所述的 测量点的位置对正，是指根据机床X向光栅尺反馈的数据确定激光位移传感器X向位置，使 激光位移传感器在测量每一截面时，其初始位置位于夹持叶片的两顶尖连线上。
4. 根据权利要求1所述的叶片复杂曲面的原位测量方法，其特征在于，步骤（5)中所述 的极坐标系，是指在测量截面内，以旋转轴与测量截面交点为原点，以竖直向上为0°方向 的极坐标系，且该截面测点均在此极坐标系中表示。
5. 根据权利要求1所述的叶片复杂曲面的原位测量方法，其特征在于，步骤（6)中所 述的叶片非匀速旋转测量方式，具体步骤为：首先，计算测量截面上各点与极坐标原点的距 离(I iQ = 1，2, ???]!)，获得最大值dmax，将测量截面线上各点与极坐标原点的距离4与dmax 做比值a，当〇. 7 < a彡1时，定义为远点；当〇. 4 < a彡〇. 7时，定义为正常点；当0 < a < 0.4时，定义为近点，测量远点区域内的点时，翻转夹具电机的转速rpl;测量正常点区 域内的点时，翻转夹具电机的转速：^ 2;测量近点区域内的点时，翻转夹具电机的转速；T p3，为 保证各区域测点分布均匀，应使rpl< r p2< r p3，使翻转夹具电机按各个区域的速度要求旋 转一周，对叶片进行非匀速旋转测量，激光位移传感器每秒测点一次，测量数据为Zp
6. 根据权利要求1所述的叶片复杂曲面原位测量方法，其特征在于，步骤（7)中所述的 局部测点稀疏区域，是指待测叶片经区域规划后的远点区域，等时长补偿测量的具体步骤 为：保持叶片不动，移动X轴，使激光位移传感器进入待测区域，记录此时X轴位移；调节激 光位移传感器移动速度为V，每隔t秒位移传感器进行一次测点，通过计算，得到补偿测点 的极坐标。
【专利摘要】本发明涉及一种叶片复杂曲面的原位测量方法，属于机械加工、检测技术领域。将激光位移传感器安装在抛磨机床的工具板上，进行测量点的位置对正；调节工作台高度，沿叶片长度方向等间距选取一组测量截面，通过纵向滑道移动工作台，将激光位移传感器移至叶片某一截面，建立极坐标系，对测量截面进行规划分区，对截面线上局部测点稀疏区域进行等时长补偿测量，用同样的方法测量其余截面线。本发明可在混联抛磨机床上对叶片进行原位测量，利用叶片的非匀速旋转进行采点，有利于减少激光位移传感器运动对测量精度的影响，定位基准一致，避免了数据的坐标转换，减少了二次装夹误差及辅助时间，提高了测量精度和效率。
【IPC分类】G01B11-24, G01B11-00
【公开号】CN104864811
【申请号】CN201510330603
【发明人】杨旭, 于海洋, 赵继, 曲兴田, 王昕
【申请人】吉林大学
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年6月15日