专利名称：一种螺旋桨型面轮廓误差测量仪及测量方法
技术领域：
本发明是涉及一种螺旋桨型面轮廓误差测量仪及测量方法，尤其适用于大型船舶和水下航行器的螺旋桨叶片面型误差的检测，也可用于汽轮机叶片、水轮机叶片、航空螺旋桨等大尺寸回转类零部件的精密测量。
背景技术：
螺旋桨作为一种应用广泛的推进器，是船舶和水下航行器动力系统的核心部件，其叶面呈螺旋曲面形，叶片薄、厚不均，桨叶的几何形状特点使其成为典型性的具有复杂曲面的大型机械零件。其面型的加工精度是影响螺旋桨使用寿命、机械效率和噪声高低的重要因素。但由于其形状为复杂的自由曲面，体积和重量较大，因此在制造和加工的过程中，对桨叶型面及相关尺寸和参数的测量一直是业内的一个难题。目前常用的检测方法包括样板法、三坐标测量机法、激光跟踪仪法、光电经纬仪法和机器视觉摄像法等。样板法所使用的样板均是手工制造、面型精度难以保证、刚性差易变形；三坐标测量机虽然测量精度高，但对环境要求高、测量范围小；近年来逐渐发展成熟的激光跟踪仪法、光电经纬仪法可以实现对叶片的高精度检测，都是通过仪器测量空间内单点的角度和距离，实时获取目标点的三维坐标，用软件管理和处理数据来获取叶片面型的空间几何信息。这些方法需要人工参与，比如调整靶镜、间隔性地移动靶镜位置来实现逐点测量，测量效率偏低，无法达到生产、检测所需要的密集点云采集要求。目前流行的采用柔性关节坐标测量机和扫描测头的测量模式日益受到市场注视和欢迎，它可以快速获得密集点云的三维面型数据，但仍需要人工操作，测量效率比较低，测量精度也有待于进一步提闻。
发明内容
针对螺旋桨桨叶在加工过程中的面型检测问题，如何在保证精度的前提下，提高测量速度，降低成本，如何实现现场检测并减小大型仪器的受力变形和受温变形对测量精度的干扰，为此，本发明提供一种螺旋桨型面轮廓误差测量仪及测量方法，以实现螺旋桨桨叶型面误差参数高效、自动和准确的测量。本发明解决技术问题采用如下技术方案本发明螺旋桨型面轮廓误差测量仪的结构特点是采用龙门式结构，在底座上设置等高的左立柱和右立柱，并在所述左立柱和右立柱的顶部架设横梁，在所述横梁的中部沿Z向通过支承结构设置回转主轴，第一步进电机通过第一柔性联轴器驱动所述回转主轴回转；在所述回转主轴上设置用于测量回转主轴回转角度的圆光栅；在所述回转主轴的下端呈水平固联一测量臂，测量臂与主轴共同绕Z轴回转；在所述测量臂的底面沿测量臂回转平面的径向设置一直线导轨，在所述直线导轨上设置可沿直线导轨作直线移动的工作台，所述工作台是以设置在测量臂上的第二步进电机为驱动件，以第二滚珠丝杆为传动件；在所述工作台上分别固定设置有激光位移传感器和电感位移传感器；所述激光位移传感器的光轴与Z向平行，所述电感位移传感器的测量轴线与主轴的回转轴线正交；在所述底座上叠加设置Y向工作台和X向工作台，所述Y向工作台是以底座为支撑平台，可沿设置在所述底座的上平面上的Y向滚动导轨作Y向移动，所述Y向工作台是以设置在底座上的第三步进电机为驱动件，以第三滚珠丝杆为传动件；所述X向工作台是以Y向工作台为支撑平台，可沿设置在Y向工作台的上平面上的X向导轨作X向移动，X向工作台是以设置在Y向工作台上的第四步进电机为驱动件，以短丝杠为传动件；被测螺旋桨桨叶上的随行夹具设置在所述X向工作台的顶面上定位凹槽中，被测螺旋桨桨叶夹持在所述随行夹具上。本发明螺旋桨型面轮廓误差测量仪的结构特点也在于所述随行夹具为一可涨芯轴，所述可涨芯轴的顶部固定设置为吊装孔，可涨芯轴 的中段为底径大、顶径小的外圆锥面，被测螺旋桨桨叶以其内孔套装在圆锥面上，在所述被测螺旋桨桨叶的内孔与外圆锥面之间装入有弹性开口锥套，以压紧螺母通过压板抵压在所述弹性开口锥套的顶面，使被测螺旋桨桨叶和可涨芯轴紧配合，且被测螺旋桨桨叶的内孔轴线与可涨芯轴的轴线重合。设置所述回转主轴的支承结构是2套顶部角接触球轴承在回转主轴顶端同向配置，I套底部角接触球轴承在所述回转主轴的底端与所述顶部角接触球轴承成背靠背设置；在所述顶部角接触球轴承和底部角接触球轴承之间分别设置套装在回转主轴上的内隔套和外隔套，以所述内隔套抵在所述顶部角接触球轴承和底部角接触球轴承的内圈上，以所述外隔套抵在所述顶部角接触球轴承和底部角接触球轴承的外圈上，并且所述内隔套的高度小于外隔套的高度；在所述主轴上设置多路导电滑环，所述第二步进电机、电感位移传感器及激光位移传感器的检测信号和驱动信号分别通过多路导电滑环进行传输。本发明螺旋桨型面轮廓误差测量仪的测量方法的特点是按如下步骤进行a、将被测螺旋桨桨叶连同随行夹具放置在工作台上的定位凹槽中，使工作台位于回转主轴的正下方；b、调整电感位移传感器的位置，使电感位移传感器的测头抵于随行夹具作为初始位置，调整电感位移传感器的初始位置读数为零；启动第一步进电机，由测量臂带动电感位移传感器旋转一周，针对由所述电感位移传感器测得的被测螺旋桨桨叶的轴线与主轴之间的偏心量，分别移动所述Y向工作台和X向工作台，使被测螺旋桨桨叶定位在与主轴的轴线重合的位置上，并保持被测螺旋桨桨叶的定位位置不变；C、以主轴的回转轴线为起点，第二步进电机带动工作台按照设定的步距往半径扩大的方向移动一个步距后停止，得到相应位置下的激光位移传感器的回转半径^，然后第一步进电机启动，带动主轴、测量臂和激光位移传感器一起等角度间隔进行步进旋转；同时圆光栅捕捉主轴旋转角度的信息，每转动一个间隔角度，激光位移传感器获得被测螺旋桨桨叶上一个点的Z向坐标Zli，计算机同步锁存每点的(ri，Zli，Ctli),主轴回转一周，获得数组(r1； Z11, n)、(r1； z12, 12)......(r” zlm, lm)；
d、第二步进电机(20)带动工作台(23)继续下一个步距的移动，得到相应位置下的激光位移传感器(13)的回转半径r2，按照步骤c相同的方式获得数组(r2, Z21, 4)21)，(r2, z22, 4>22)......(r2, z2m, 4>2m)；e、继续改变和增大激光位移传感器(13)的回转半径分别呈r3……rn，按步骤c相同的方式共获得数组(r1； Z11, n)、(r1； z2, 12)…(r” zlm, lm)；(r2, Z21, 4> 21) I (r2, Z22, 4*22)…(r2，Z2m，小 2m);(rn, Znl, <j521), (rn, Zn2, ^n2)…(rn, Znm, J ；
其中ri为被测螺旋桨桨叶的叶根处的最小半径，rn为被测螺旋桨桨叶的叶尖处的最大半径。e、根据采集数据对被测螺旋浆桨叶面型进行面轮廓度误差评定，并给出评定结果，同时给出包括桨叶螺距角、螺距、纵斜角和展开面上各型值点相对基准点的定位值在内的各结构参数。本发明利用激光位移传感器，用精密回转轴系和一维工作台的运动配合来构建圆柱坐标系，在圆柱坐标系下获取螺旋桨桨叶面型的原始测量数据，再经过相应的数据处理和坐标变换得出螺旋桨桨叶型面轮廓度误差数据并给出误差评定结果。与已有技术相比，本发明的有益效果体现在I、采用圆柱坐标构建测量系统，便于获得密集点云的三维面型数据，且采集点数可根据被测件的精度要求不同而调整，易于实现桨叶型面的三维重构。2、本发明采用激光位移传感器直接自动读数，避免了三坐标测量机测量中的测头半径补偿问题，也不需要人工设置靶镜等辅助器件有利于提高测量精度。3、本发明采用三套角接触球轴承组合来设计回转轴系，具有回转精度高，刚性好的特点，很好地消除了主轴运动误差对测量精度的影响。4、本发明所涉及的测量装置，运动简单，并易于实现精确控制，提高了测量效率。5、本发明所涉及的测量装置采用热对称结构设计，横梁的热变形不导致主轴热偏离。立柱及底座采用花岗岩材料，旋转臂采用殷钢材料可以进一步减小环境温度变化对测量精度的影响，该仪器可直接放置在车间内使用。6、本发明采用X-Y双向运动工作台定位工件，仪器具备自动调心的功能，便于实现工件快速精确定位，有利于提高测量效率。7、本发明还可用于其他类型的具有复杂三维形貌的回转类零件的形位误差检测和误差评定，检测重复性好、精度闻、检测效率闻。
图I是本发明总体结构示意图；图2是本发明主视结构示意图；图3是本发明俯视结构示意图；图4是本发明侧视结构示意图；图5是本发明中旋转测量臂结构示意图；图6是图5的A向视 图7是本发明中工装夹具图；图8是本发明 中主轴结构示意图；图9是本发明中X-Y工作台结构示意图；图10是本发明测量原理图；图11是本发明的被测对象吊装粗定位示意图；图中标号1第三步进电机；2为Y向滚动导轨；3右立柱；4为Y向工作台；5为X向工作台；6随行夹具；7被测螺旋桨桨叶；8横梁；9转接套；10第一步进电机；11滑环；12测量臂；13激光位移传感器；14电感位移传感器；15第四步进电机；16左立柱；17底座；18可调垫脚；20第二步进电机；21圆光栅；22第一柔性联轴器；23工作台；24电感座；25X向工作台传动螺母；26短丝杠；27弹性联轴器；28丝杠前轴承座；29第三转接板；30丝杠后轴承座；31第三滚珠丝杠；32第三柔性联轴器；33Y向工作台滑块；34为Y向工作台传动螺母；35主轴；36后轴承座；37第二柔性联轴器；38前轴承座；39第二滚珠丝杠；40前导轨；41滑块；42底部螺栓；43底部压板；45电感安装夹；46锁紧螺钉；47电感夹持螺钉；48第二转接板；49后导轨；50上端盖；51预紧扁螺母；52下端盖；53a顶部角接触球轴承；53b底部角接触球轴承；54a外隔套；54b内隔套；55轴承端盖；56角接触球轴承；57轴承压紧螺母；58弹性开口锥套；59压板；60锥套压紧螺母。
具体实施例方式参见图I、图2，仪器总体上采用龙门式结构，花岗岩底座17以八只可调垫脚18支撑在地基上。在花岗岩底座17上，设置等高的左立柱16和右立柱3，在两立柱上方架设横梁8，在横梁8中部沿Z方向配置一精密回转主轴35，第一步进电机10通过转接套9固连在横梁8上，电机的主轴通过第一柔性联轴器22驱动主轴35回转，在回转主轴上设置用于测量回转主轴回转角度的圆光栅21 ；参见图2、图5和图6，在主轴35下端固联测量臂12，测量臂12与回转轴线垂直配置，二者共同绕轴线Z回转。在测量臂12下底平面上设置一直线导轨，工作台23通过两只长滑块41分别与前导轨40和后导轨49相联接，前导轨40和后导轨49固联在测量臂12下底面上。第二滚珠丝杠39通过前轴承座38和后轴承座36固联在测量臂12的下底面上，导轨和丝杠保持平行。第二步进电机20通过第二转接板48固定在测量臂12的尾端，它通过第二柔性联轴器37驱动第二滚珠丝杠39回转，带动工作台23沿导轨移动，在工作台23上固定设置激光位移传感器13激光位移传感器，13的光轴与Z方向平行；电感位移传感器14横插在电感安装夹45上的孔内，并由电感夹持螺钉47锁紧。电感安装夹45本质上是一小段圆轴，设置在电感座24的长孔内，并可沿Z向伸缩调整，以便电感位移传感器14抵在随行夹具6上的圆柱面b上，位置调整好后由其锁紧螺钉46实现锁紧，通过上述设置保证了电感位移传感器14的测量轴线与主轴35的回转轴线正交。参见图3、图4和图9，设置在底座17上的X-Y移动工作台用于被测螺旋桨桨叶7的安装和精确定位。在底座17上设置两条精密滚动导轨2，Y向工作台4通过两只Y向工作台滑块33装配在滚动导轨2上，第三滚珠丝杠31通过丝杠前轴承座28和丝杠后轴承座30固联在底座17上，导轨和丝杠保持平行。第三步进电机I通过第三转接板29用螺栓固定在底座17上，并可通过第三柔性联轴器32驱动第三滚珠丝杠31回转，第三滚珠丝杠31与Y向工作台传动螺母34旋合，Y向工作台传动螺母34固连在Y向工作台4的下方，当第三滚珠丝杠31旋转时将可带动Y向工作台4移动。在工作台4上面叠加设置X向工作台5，仪器工作时，该方向行程很小用来实现被测件的精确定位，因此采用简单的矩形滑动导轨。第四步进电机15固联在工作台4的左筋板上，它通过弹性联轴器27驱动短丝杠26、短丝杠26与X向工作台传动螺母25旋合，X向工作台传动螺母25固连在X向工作台5上，从而带动X向工作台5微动，短丝杠26由两只角接触球轴承56实现支撑回转，两只角接触球轴承56面对面套装在短丝杠26的前端轴上并通过轴承压紧螺母57实现预紧。两只角接触球轴承56连同短丝杠26装配在Y向工作台4上设置的内孔中，由轴承端盖55实现压紧 定位。在工作台5上设置一个直径为0D的定位凹槽，此槽用于被测螺旋桨桨叶7连带它的随行夹具6在仪器上的粗定位。参见图7，随行夹具6为一可涨芯轴，可涨芯轴的顶部固定设置为吊装孔(a)，可涨芯轴的中段为底径大、顶径小的外圆锥面C，被测螺旋桨桨叶7以其内孔套装在圆锥面c上，在被测螺旋桨桨叶7的内孔与外圆锥面之间装入弹性开口锥套58，以压紧螺母60通过压板59抵压在弹性开口锥套58的顶面，使被测螺旋桨桨叶7和可涨芯轴紧配合，从而保证被测螺旋桨桨叶7的内孔轴线与可涨芯轴的轴线重合。在压紧螺母60的上方有一环形校正圆柱面b，圆柱面b的轴线与锥芯轴严格同心。圆柱面b用于被测螺旋桨桨叶7的精确定位时使用。在可涨芯轴6下端设置一直径0D的薄圆盘，行车吊装时，该薄圆盘可卡入X向工作台5的顶面上定位凹槽中，实现粗定位。参见图I、图8，回转主轴35是精密回转的运动基准，其上配置三套精密角接触球轴承，两套顶部角接触球轴承53a在回转主轴顶端同向配置，以提高轴系承受轴向向下的载荷的能力，一套底部角接触球轴承53b在回转主轴的底端与顶部角接触球轴承53a成背靠背设置，便于轴系预紧和提高刚度及旋转精度。三套轴承连同主轴35共同安装在预先镗削加工好的横梁8上的轴承座孔中。上端盖50和下端盖52分别压在顶部角接触球轴承和底部角接触球轴承的外圈上，上端盖和下端盖分别通过螺栓固联在横梁8上。在顶部角接触球轴承和底部角接触球轴承之间分别设置套装在回转主轴上的内隔套54b和外隔套54a，以内隔套抵在顶部角接触球轴承和底部角接触球轴承的内圈上，以外隔套抵在所述顶部角接触球轴承和底部角接触球轴承的外圈上，并且内隔套54b的高度略小于外隔套54a的高度，高度差一般设置在50-100微米，具体数值应该根据所用轴承的刚度指标进行确定。主轴装配后，压紧上端盖和下端盖，顶部角接触球轴承和底部角接触球轴承的外圈端面与外隔套54a即被压紧在一起。内隔套与顶部角接触球轴承和底部角接触球轴承的内圈端面之间仍有间隙，旋转预紧扁螺母51压紧顶部角接触球轴承53a的内圈，从而逐渐预紧该轴系，直至顶部角接触球轴承和底部角接触球轴承的内圈端面与内隔套54b完全压紧，此时轴系已处于良好的预紧状态，因此本质上内隔套和外隔套的高度差就是轴系的预紧量，实际使用中应根据轴承刚度合理确定内隔套与外隔套的高度差，进而实现最佳预紧效果。主轴35的上端穿过圆光栅21的中空轴，两者同心装配，圆光栅21外壳同心设置在上端盖50上，这样圆光栅将能实现对主轴回转角度的检测。主轴35上端穿过圆光栅21后继续向上延伸并与第一柔性联轴器22固联,第一步进电机10与联轴器22的另一端相联,进而实现驱动。参见图I、图2和图5，在测量臂12共布置了有第二步进电机20、电感位移传感器14及激光位移传感器13，各器件均需要接插线缆，但测量臂的旋转会导致线缆缠绕甚至损坏，鉴于此采用滑环解决，滑环原理类似于多路电刷。主轴35下端穿过滑环11的内圈，两者同心装配、同步回转，所有需要接插的线缆接在内圈的接线柱上，通过滑环内部的多路电刷将信号传输到滑环11外圈的接线柱上输出。滑环11外圈静止不动、同心固联在下端盖52的外端面上。主轴35穿过滑环11后继续向下延伸，与测量臂12上预留的内孔过盈配合，旋转底部螺栓42带动底部压板43实现主轴35与测量臂12的可靠联接。加工装配中必须保证主轴35轴线与测量臂12的下底面垂直。计算机处理单元硬件部分具有数据采集卡、运动控制卡和调理电路；软件部件包括测量软件和界面操作软件，测量软件实现数据采集、坐标变化处理和测量结果评定；操作
界面主要包括自动调心及电机运动控制设置，测量过程操作控制等部分。测量过程I、参见图11，将被测螺旋桨桨叶7连同随行夹具6用行车吊装在工作台5上的定位凹槽中，此时被测螺旋桨桨叶7的位置如图11所示，启动第三步进电机1，X-Y工作台将被测螺旋浆桨叶7移至被测工位，位于回转主轴35的正下方，实现粗定位，如图I、图4所示；2、调整电感位移传感器14的位置，使电感位移传感器14的测头抵于随行夹具6的外圆柱面b作为初始位置，调整电感位移传感器的初始位置读数为零；启动第一步进电机10，由测量臂12带动电感位移传感器14旋转一周，针对由电感位移传感器14测得的被测螺旋桨桨叶7的轴线与主轴35之间的偏心量，分别移动Y向工作台4和X向工作台5，使被测螺旋桨桨叶7定位在与主轴35的轴线重合的位置上，并保持被测螺旋桨桨叶7的定位位置不变，实现精定位；3、被测螺旋桨桨叶7精确定位后，电感位移传感器14人工手动收回，以免干扰测量过程。测试开始时，如图I、图10所示，以主轴35的回转轴线为起点，第二步进电机20带动工作台23按照设定的步距往半径扩大的方向移动一个步距后停止，得到相应位置下的激光位移传感器13的回转半径^，然后第一步进电机10启动，带动主轴35、测量臂12和激光位移传感器13 —起等角度间隔进行步进旋转。同时圆光栅21捕捉主轴旋转角度的信息Ctli，每转动一个间隔角度，激光位移传感器获得桨叶上一个点的Z向坐标Zli，计算机同步锁存每点的Ctli),主轴回转一周，获得数组(r” Z11, 4) n)、Cr1, z12, 12)......Cr1, zlm, lm)；4、第二步进电机20带动工作台23继续下一个步距的移动，得到相应位置下的激光位移传感器13的回转半径r2，按照步骤3相同的方式获得数组(r2, Z21, 4)21)，(r2, z22, 4>22)......(r2, z2m, 4>2m)；5、继续改变和增大激光位移传感器13的回转半径分别呈r3……rn，按步骤3相同的方式获得数组，直至被测螺旋桨桨叶7全部型面测量完毕。(r” Z11, 4) n)、Cr1, Z12, 12)…Cr1, zlm, lm)；(r2, z21, 4)21)，(r2, z22, 4>22)…(r2, z2m, 4>2m)；(rn, Znl, 4)21)，(rn, Zn2, ^n2)…(rn, Znm, J ；其中ri为待测螺旋桨桨叶7的叶根处的最小半径，rn为待测螺旋桨桨叶7的叶尖处的最大半径。
6、根据采集数据对被测螺旋浆桨叶面型进行面轮廓度误差评定，并给出评定结 果，同时给出包括桨叶螺距角、螺距、纵斜角和展开面上各型值点相对基准点的定位值在内的各结构参数。
权利要求
1.一种螺旋桨型面轮廓误差测量仪，其特征是 采用龙门式结构，在底座(17)上设置等高的左立柱(16)和右立柱(3)，并在所述左立柱(16)和右立柱(3)的顶部架设横梁(8)，在所述横梁⑶的中部沿Z向通过支承结构设置回转主轴(35)，第一步进电机(10)通过第一柔性联轴器(22)驱动所述回转主轴(35)回转；在所述回转主轴(35)上设置用于测量回转主轴回转角度的圆光栅(21)； 在所述回转主轴(35)的下端呈水平固联一测量臂(12)，测量臂(12)与主轴(35)共同绕Z轴回转；在所述测量臂(12)的底面沿测量臂回转平面的径向设置一直线导轨，在所述直线导轨上设置可沿直线导轨作直线移动的工作台(23)，所述工作台(23)是以设置在测量臂(12)上的第二步进电机(20)为驱动件，以第二滚珠丝杆(39)为传动件；在所述工作台(23)上分别固定设置有激光位移传感器(13)和电感位移传感器(14);所述激光位移传感器(13)的光轴与Z向平行，所述电感位移传感器(14)的测量轴线与主轴(35)的回转轴线正交； 在所述底座(17)上叠加设置Y向工作台(4)和X向工作台(5)，所述Y向工作台(4)是以底座(17)为支撑平台，可沿设置在所述底座(17)的上平面上的Y向滚动导轨(2)作Y向移动，所述Y向工作台⑷是以设置在底座(17)上的第三步进电机⑴为驱动件，以第三滚珠丝杆(31)为传动件；所述X向工作台(5)是以Y向工作台(4)为支撑平台，可沿设置在Y向工作台⑷的上平面上的X向导轨作X向移动，X向工作台(5)是以设置在Y向工作台(4)上的第四步进电机(15)为驱动件，以短丝杠(26)为传动件；被测螺旋桨桨叶(7)上的随行夹具(6)设置在所述X向工作台(5)的顶面上定位凹槽中，被测螺旋桨桨叶(7)夹持在所述随行夹具(6)上。
2.根据权利要求I所述的螺旋桨型面轮廓误差测量仪，其特征是所述随行夹具(6)为一可涨芯轴，所述可涨芯轴的顶部固定设置为吊装孔(a)，可涨芯轴的中段为底径大、顶径小的外圆锥面(C)，被测螺旋桨桨叶(7)以其内孔套装在圆锥面(c)上，在所述被测螺旋桨桨叶(7)的内孔与外圆锥面之间装入有弹性开口锥套(58)，以压紧螺母￠0)通过压板(59)抵压在所述弹性开口锥套(58)的顶面，使被测螺旋桨桨叶(7)和可涨芯轴紧配合，且被测螺旋桨桨叶(7)的内孔轴线与可涨芯轴的轴线重合。
3.根据权利要求I所述的螺旋桨型面轮廓误差测量仪，其特征在于设置所述回转主轴(35)的支承结构是2套顶部角接触球轴承(53a)在回转主轴顶端同向配置，I套底部角接触球轴承(53b)在所述回转主轴的底端与所述顶部角接触球轴承(53a)成背靠背设置；在所述顶部角接触球轴承(53a)和底部角接触球轴承(53b)之间分别设置套装在回转主轴上的内隔套(54b)和外隔套(54a)，以所述内隔套抵在所述顶部角接触球轴承和底部角接触球轴承的内圈上，以所述外隔套抵在所述顶部角接触球轴承和底部角接触球轴承的外圈上，并且所述内隔套(54b)的高度小于外隔套(54a)的高度。
4.根据权利要求I所述的螺旋桨型面轮廓误差测量仪，其特征在于在所述主轴(35)上设置多路导电滑环(11)，所述第二步进电机(20)、电感位移传感器(14)及激光位移传感器(13)的检测信号和驱动信号分别通过多路导电滑环(11)进行传输。
5.一种权利要求I所述的螺旋桨型面轮廓误差测量仪的测量方法，其特征是按如下步骤进行 a、将被测螺旋桨桨叶连同随行夹具(6)放置在工作台(5)上的定位凹槽中，使工作台(5)位于回转主轴的正下方； b、调整电感位移传感器(14)的位置，使电感位移传感器(14)的测头抵于随行夹具(6)作为初始位置，调整电感位移传感器的初始位置读数为零；启动第一步进电机(10)，由测量臂(12)带动电感位移传感器(14)旋转一周，针对由所述电感位移传感器(14)测得的被测螺旋桨桨叶(7)的轴线与主轴(35)之间的偏心量，分别移动所述Y向工作台(4)和X向工作台(5)，使被测螺旋桨桨叶(7)定位在与主轴(35)的轴线重合的位置上，并保持被测螺旋桨桨叶(7)的定位位置不变； C、以主轴(35)的回转轴线为起点，第二步进电机(20)带动工作台(23)按照设定的步距往半径扩大的方向移动一个步距后停止，得到相应位置下的激光位移传感器(13)的回转半径A，然后第一步进电机(10)启动，带动主轴(35)、测量臂(12)和激光位移传感器(13)一起等角度间隔进行步进旋转；同时圆光栅(21)捕捉主轴旋转角度的信息Ctli，每转动一个间隔角度，激光位移传感器获得被测螺旋桨桨叶(7)上一个点的Z向坐标Zli，计算机同步锁存每点的Ctli),主轴回转一周，获得数组(ri，Zll)小 11)、(ri，Z12> 小 12)......(ri，Zlm)小 lm); d、第二步进电机(20)带动工作台(23)继续下一个步距的移动，得到相应位置下的激光位移传感器(13)的回转半径r2，按照步骤c相同的方式获得数组 (1*2，z21> 小 21)，(犷2，Z22> 小 22)......(^2) Z2m，^ 2m); e、继续改变和增大激光位移传感器(13)的回转半径分别呈r3……rn，按步骤c相同的方式共获得数组 (ri，Zll，小 11)、(ri，Z12> 小 12)…(ri，Zlm)小 Im); (1*2，z21> 小 21)，(犷2，Z22> 小22).“ (^2) Z2m，^ 2m); (rn，znl,小21)，(rn, zn2, <j5n2)— (rn, Znm, J ； 其中A为被测螺旋桨桨叶(7)的叶根处的最小半径，rn为被测螺旋桨桨叶(7)的叶尖处的最大半径； e、根据采集数据对被测螺旋浆桨叶面型进行面轮廓度误差评定，并给出评定结果，同时给出包括桨叶螺距角、螺距、纵斜角和展开面上各型值点相对基准点的定位值在内的各结构参数。
全文摘要
本发明公开了一种螺旋桨型面轮廓误差测量仪及测量方法，其特征是采用龙门式结构，在底座上设置左立柱、右立柱及顶部横梁，在横梁上设置回转主轴；在回转主轴的下端呈水平固联测量臂；在测量臂的底面沿测量臂回转平面的径向设置一直线导轨，在直线导轨上设置可沿直线导轨作直线移动的工作台，在工作台上设置位移传感器；在底座上叠加设置Y向工作台和X向工作台，被测螺旋桨桨叶设置在X向工作台的顶面上定位凹槽中。本发明是根据螺旋桨桨叶的轴对称结构特点，采用圆柱坐标系构建测量装置和测量方法。获取数据快速，无操作人员主观误差；后续误差处理和分析简单。可用于大型回转类零部件的尺寸参数和形位误差参数的精密测量。
文档编号G01B11/24GK102749041SQ20121024329
公开日2012年10月24日 申请日期2012年7月13日 优先权日2012年7月13日
发明者刘善林, 胡悦融, 胡鹏浩 申请人:合肥工业大学