一种高精度的航空发动机叶片自动三维测量系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于精密测量领域，更具体地，涉及一种高精度的航空发动机叶片自 动三维测量系统。
【背景技术】
[0002] 随着国内航空航天领域的大力发展，航空发动机叶片三维测量技术在航空航天、 武器装备等领域有着越来越广泛的应用前景。
[0003] 现代客机或军用喷气飞机的每个涡轮正常运作依赖于一千多个涡轮转子叶片和 导向器叶片的无差错功能。在此类情况下，最高质量标准只能以微米为测量单位。因此，这 些具有不规则表面形态的高度复杂组件具有非常严格的容差范围。
[0004] 以航空航天叶片测量为例，目前在绝大多数国内企业中，仍然采用人工检测的方 式进行叶片的测量，这种方法测量成本很高，且检测精度低。近年来，接触式三坐标法以及 非接触式光学测量方法在航空叶片测量中得到了初步应用。接触式三坐标法是一种通用测 量方法，通常用于规则物体形面的测量。当对诸如航空发动机叶片这种自由曲面形面进行 质量检测时，接触式检查法无论是在时间还是在质量方面都无法达到所需标准：对单个涡 轮叶片进行检测时，使用坐标测量机往往需要数个小时来完成检测，而且利用这种测量方 法只能捕获目标几何结构中的独立点，无法实现叶片整体三维形貌的测量和叶片关键参数 的分析。
[0005] 非接触式光学测量方法则主要有飞行时间法和结构光法。飞行时间法（又称光切 法）是采用线激光对自由曲面表面进行扫描，一次测量可以得到被测表面一条线的三维数 据点，从而提高测量效率，但其测量精度低于航空叶片的精度检测要求。且航空发动机涡轮 叶片表面可能已经经过锻造、轧制或抛光，有些部分非常光亮，使用飞行时间法测量高反 光物体表面时，物体表面的镜面反射会给测量结果造成很大影响。
[0006] 结构光投影法在自由曲面测量过程当中也被运用到，采用结构光投影法测量速度 比飞行时间法更快，一次测量可以得到投影区域内的三维数据点，但一方面结构光投影法 测量精度比飞行时间法还要低，另一方面结构光投影法测量高反光性表面得到的测量数据 精度也会受到影响。
[0007] 综上所述：目前，接触式三坐标测量法、飞行时间法、结构光投影法各有优点，但均 无法同时满足航空发动机叶片三维形貌测量高精度、高分辨率、高效率的要求。 【实用新型内容】
[0008] 针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种高精度的航空发动 机叶片自动三维测量系统，该系统能够同时满足航空发动机叶片三维形貌测量高精度、高 分辨率、高效率的要求。
[0009] 为实现上述目的，按照本实用新型的一个方面，提供了一种高精度的航空发动机 叶片自动三维测量系统，包括
[0010] 运动支撑平台；
[0011] 三轴运动机构，安装在运动支撑平台上；
[0012] 旋转工作台，安装在三轴运动机构上；
[0013] 工装，安装在旋转工作台上，包括圆柱段及夹具段；
[0014] 距离传感器，安装在三轴运动机构上，其与夹具段之间的距离能够通过三轴运动 机构的移动进行调整；
[0015] 三轴伺服编码器，用于采集三轴运动机构位置信息；
[0016] 运动控制通讯盒，用于控制三轴运动机构的运动及接收三轴伺服编码器与距离传 感器反馈的工件实体的横截面轮廓曲线的采集点集信息；
[0017] 数据处理装置，用于对采集点集进行处理，以得到工件实体的完整表面轮廓。
[0018] 优选地，所述三轴运动机构包括X轴运动机构、Y轴运动机构和Z轴运动机构，X轴 运动机构包括X轴伺服电机及由其驱动的X轴移动台，Y轴运动机构安装在X轴移动台上， Y轴运动机构包括Y轴伺服电机及由其驱动的Y轴移动台，旋转工作台安装在Y轴移动台 上，Z轴运动机构包括Z轴伺服电机及由其驱动的Z轴移动台，所述距离传感器安装在Z轴 移动台上，所述X轴伺服电机、Y轴伺服电机和Z轴伺服电机均与运动控制通讯盒相连，距 离传感器发出的激光平行于Y轴，所述三轴伺服编码器用于采集X轴移动台、Y轴移动台及 Z轴移动台的位置信息。
[0019] 总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，由于使用距 离传感器作为测量终端，配合精密三轴运动机构，可以获得工件表面被测点的精确位置信 息，能够取得下列有益效果：本三维测量系统使用距离传感器作为测量终端，可以获得被测 区域的表面点的位置信息；同时配合三轴运动机构，可以实现工件实体的分区域测量，并最 终将测量得到的局部范围的密集点云数据自动融合到同一坐标系下，实现工件的完整精密 测量，以完成对工件实体的质检工作。
【附图说明】
[0020] 图1为本实用新型的结构示意图；
[0021] 图2为本实用新型中坐标系配准流程图；
[0022] 图3为本实用新型中旋转工作台的旋转轴标定的流程图；
[0023] 图4为本实用新型中路径规划的流程图。
【具体实施方式】
[0024] 为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施 例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释 本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所 涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0025] 如图1所示，一种高精度的航空发动机叶片自动三维测量系统，包括运动支撑平 台1 ;三轴运动机构2,安装在运动支撑平台1上；旋转工作台3,安装在三轴运动机构2上； 工装4,安装在旋转工作台3上，包括圆柱段及夹具段；距离传感器5,安装在三轴运动机构 2上，其与夹具段之间的距离能够通过三轴运动机构2的移动进行调整；三轴伺服编码器6， 用于采集三轴运动机构2位置信息；运动控制通讯盒7,用于控制三轴运动机构2的运动及 接收三轴伺服编码器6与距离传感器5反馈的工件实体的横截面轮廓曲线的采集点集