专利名称：航空发动机篦齿盘热表处理厚度信息提取系统的制作方法
技术领域：
本发明属于检测技术领域，确切的说是航空发动机篦齿盘热表处理厚度信息提取
系统。
背景技术：
航空发动机篦齿盘喷涂是一种常见的热表加工技术，各大型航空发动机加工企业 都配备有专门的喷涂车间。由于喷涂工艺的特点，涂层厚度存在一定的不确定性，必需对涂 层厚度进行检测。 现有的篦齿盘涂层厚度测量方法主要有楔切法，光截法，电解法，厚度差测量法， 称重法，x射线荧光法，e射线反向散射法，电容法、超声法及涡流测量法等。这些方法中前 五种是有损检测，测量手段繁琐，速度慢，多适用于抽样检验。x射线和e射线法是无接触 无损测量，但装置复杂昂贵，测量范围较小。电容法、超声法及涡流测量法对涂层基底材料 和涂层材料有严格的要求，针对不同的基底和涂层需要使用相应的探头。另外，现有的检测 工艺都是点检测或局部检测的方法，无法快速完成对整个篦齿盘涂层表面的快速检测与评 估，容易出现漏检的区域而导致产品存在质量隐患。 本发明提出一种新型的全息自动化的航空发动机篦齿盘热表处理厚度信息提取 方法，实现了篦齿盘表面涂层厚度完整的、高效的、自动化的测量，有效地解决了现有方法 存在的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一个新型的航空发动机篦齿盘涂层厚度信息提取方式，实现 了航空发动机篦齿盘表面涂层厚度完整的、高效的、自动化的测量。 本发明的原理是，以高精度自动控制变位机配合工业机器人、利用非接触式激光 测量技术，分别在喷涂之前和之后对航空发动机篦齿盘的喷涂区域进行三维表面测量，将 两次测量的数据沿喷涂方向进行相减的操作，即可得出喷涂区域全面完整的涂层厚度分布 信息。 本发明的技术解决方案是系统由工业机器人1、非接触式激光扫描头2、高精度 自动控制变位机3和待喷涂航空发动机篦齿盘4组成，如附图l所示。其中非接触式激光 扫描头2通过数据电缆与工业机器人1连接，传输扫描数据，工业机器人2通过通讯电缆与 控制柜相连，接受运动指令同时传递扫描数据，控制柜通过网口与主控计算机相连，传递控 制指令和扫描数据，主控计算机主要完成运动扫描路径规划、数据显示、数据处理、涂层厚 度计算等核心任务。高精度自动控制变位机3、工业机器人1通过数据线与主控计算机相 连，接受主控计算机发出的控制指令，完成喷涂作业。待喷涂航空发动机篦齿盘4固定在变 位机上。 系统的基本工作流程如下用户通过主控计算机输入待喷涂零件的尺寸范围等基 本参数，系统首先进行扫描路径规划，控制机器人、变位机和激光测头进行表面扫描。扫描
3数据进行实时三维显示，直至完成整个工件的测量任务。接下来喷涂机器人根据喷涂的工 艺要求，完成喷涂作业。然后扫描机器人再次对喷涂区域进行表面扫描。最后系统对两次扫 描数据沿喷涂方向进行相减的操作，得出喷涂区域涂层厚度数据，并与喷涂要求进行比较， 给出检验报告。 由于本系统采用六自由度工业机器人及非接触式激光扫描头，检测效率远远高于 基于点检测的传统涂层厚度探测装置。可以快速完成表面三维扫描，并以零件表面的三维 数据为依据快速生成喷涂过程的控制程序，极大地提高了航空发动机篦齿盘厚度信息提取 的工作效率。另外，本系统可以实现涂层厚度检测路径的自动规划，克服了人工取点检测方 法存在的效率和技术要求等问题。本套检测系统体积小，可以放置在喷涂现场，与喷涂系统 相连接，做到边喷涂边检测，形成闭环系统，提高涂层的精度。 本发明所达到的有益效果是本发明创造性地将激光表面扫描与工业机器人喷涂 结合在一起，解决了航空发动机篦齿盘涂层厚度信息提取自动化的问题。本发明可以获得 全面的航空发动机篦齿盘涂层厚度分布数据，消除了现有方式依赖人工局部检验存在的各 种隐患。本发明为航空发动机篦齿盘喷涂工艺的质量控制提供了全新的技术手段。通过本 项目的实施将极大地提高航空发动机篦齿盘涂层厚度检测的效率，提升篦齿盘喷涂工艺精 度，降低工作人员的劳动强度，带来可观的经济效益和社会效益。另外，同时，本项目配套的 软件系统可以对检测结果进行存档、统计、分析，从而建立一套完整的涂层质量监控、分析 系统，有助于企业发现问题并找到问题的根源所在。目前国内还没有类似的设备出现，该项 目的研究具有独创性，将填补国内航空发动机篦齿盘涂层厚度信息提取领域的空白。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明进一步说明。
图1是本发明的系统示意图。
图2是本发明的具体实施流程。 图3是实施例的配准报告。 图4是篦齿盘厚度信息分布报告。
具体实施例方式本发明主要包括以下三个部分( — )利用工业机器人和非接触式激光扫描头，对待喷涂航空发动机篦齿盘进行 三维表面扫描。
( 二 )对喷涂后的篦齿盘再次进行扫描(三)对两次扫描数据沿喷涂方向进行相减的操作，得出喷涂区域涂层厚度信息 数据。
下面结合上述两部分，对一个典型篦齿盘的涂层厚度检测过程进行详细的介绍 步骤1 :输入篦齿盘的基本参数 尺寸30X20 XI2cm3， 材质碳素钢 表面粗糙度《0. 5%。
步骤2 :喷涂前的表面扫描 工业机器人带动激光扫描头对待喷涂篦齿盘进行三维表面扫描，生成喷涂前三维 数据。 步骤3:喷涂 根据喷涂工艺要求完成篦齿盘的表面喷涂 步骤4:喷涂后的表面扫描 工业机器人再次带动激光测头对待喷涂篦齿盘进行三维表面扫描，生成喷涂后三 维数据。 步骤5:涂层厚度计算 系统软件对两次扫描数据沿喷涂方向进行相减的操作，得出喷涂区域涂层厚度数 据。 运行结果图3是实例的配准报告。图4是篦齿盘厚度信息分布报告。
权利要求
航空发动机篦齿盘热表处理厚度信息提取系统，由工业机器人、非接触式激光扫描头、高精度自动控制变位机组成，其特征在于非接触式激光扫描头(2)通过数据电缆与工业机器人(1)连接，传输扫描数据，工业机器人(1)通过通讯电缆与控制柜相连，接受运动指令同时传递扫描数据，控制柜通过网口与主控计算机相连，传递控制指令和扫描数据，主控计算机主要完成运动扫描路径规划、数据显示、数据处理、涂层厚度计算核心任务，高精度自动控制变位机(3)、工业机器人(1)通过数据线与主控计算机相连，接受主控计算机发出的控制指令，完成喷涂作业，待喷涂航空发动机篦齿盘4固定在变位机上。
2. 根据权利要求1所述的航空发动机篦齿盘热表处理厚度信息提取系统，其特征在于非接触式激光扫描头(2)是发出线结构光，固定在工业机器人(1)末端提供航空发动机篦齿盘热表处理前和处理后的二维信息。
3. 根据权利要求1所述的航空发动机篦齿盘热表处理厚度信息提取系统，其特征在于工业机器人(1)是提供航空发动机篦齿盘热表处理前和处理后的第三维信息。
全文摘要
本发明是航空发动机篦齿盘热表处理厚度信息提取系统。由工业机器人、激光扫描头、自动控制变位机组成，非接触式激光扫描头通过数据电缆与工业机器人连接，传输扫描数据，再通过通讯电缆与控制柜相连，接受运动指令同时传递扫描数据，控制柜通过网口与计算机相连，传递控制指令和扫描数据，计算机主要完成运动扫描路径规划、数据处理、涂层厚度等计算核心任务，高精度自动控制变位机、工业机器人通过数据线与主控计算机相连，接受主控计算机发出的控制指令，完成喷涂作业，待喷涂航空发动机篦齿盘固定在变位机上。本发明可以自动高效地获得全面的航空发动机萞齿盘热表处理厚度信息分布数据，适用于航空发动机萞齿盘热表处理喷涂场合。
文档编号B05C21/00GK101694584SQ20091018804
公开日2010年4月14日 申请日期2009年10月23日 优先权日2009年10月23日
发明者吴德烽, 吴翔, 张旭, 李爱国, 汪洋, 王文标, 胡英, 马孜, 黄进 申请人:大连海事大学;