一種渦輪葉片視覺檢測的系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于視覺檢測領(lǐng)域，具體涉及一種葉片視覺檢測的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著制造工業(yè)的迅速發(fā)展，產(chǎn)品形狀設(shè)計日益復(fù)雜，復(fù)雜曲面在工程領(lǐng)域中廣泛使用。其中變截面復(fù)雜曲面更是在航空發(fā)動機葉片，汽輪機葉片，船用螺旋槳槳葉中廣泛應(yīng)用。
[0003]這里葉片類零件在加工完成前需要進行檢測，以保證其加工的精度。例如航空鑄造葉片尺寸終檢需要對葉片復(fù)雜曲面進行測量，將特征參數(shù)與產(chǎn)品模型進行比對，對鑄造葉片進行評定。但是，這類零件其強扭曲、薄壁件、易變形、低損傷，造成加工檢測上的困難。
[0004]傳統(tǒng)測量方式主要采用三坐標機對葉片表面逐點測量，測量數(shù)據(jù)量大、測量效率慢、數(shù)據(jù)處理慢，不能夠快速得到葉片特征尺寸，大大降低了生產(chǎn)效率。例如采用離線三坐標測量機檢測，即用三坐標機對葉片表面逐點測量，但這種方式測量數(shù)據(jù)量大、測量效率慢、數(shù)據(jù)處理慢，不能夠快速得到葉片特征尺寸，大大降低了生產(chǎn)效率。另外，采用人工檢測方式，通過人工靠模板對葉片鑄造余量、局部校正量、尺寸誤差等進行檢測，但是，這種方式涉及復(fù)雜的二次裝夾、多品種模板定制設(shè)計、人工手動操作等，效率低下，無法滿足鑄造渦輪葉片的快速測量和型面精度控制需求。
[0005]為克服上述檢測方式的缺陷，現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)了基于機器視覺技術(shù)的非接觸式測量方式，其中，結(jié)構(gòu)光三維形貌測量是使用較廣泛的一種測量方式。結(jié)構(gòu)光三維形貌測量有雙目視覺測量和線結(jié)構(gòu)光視覺測量兩種方式，其中線結(jié)構(gòu)光測量系統(tǒng)由于其快速、精確、穩(wěn)定性好，而且結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)等優(yōu)勢，在各個領(lǐng)域得到了更廣泛的應(yīng)用。
[0006]目前的線結(jié)構(gòu)光測量系統(tǒng)如美國康耐視、日本基恩士和三豐、德國MAHR等等，其雖然具有較高的測量精度，但仍然存在許多問題，例如部分系統(tǒng)在小景深的情況下，能夠達到很高的測量精度，但一旦景深增大到一定距離，精度則大大降低；另外，部分測量系統(tǒng)測量時間較長，基本上達到10s左右，而且測量范圍較小，僅適應(yīng)于一定尺寸大小的航空葉片而無法實現(xiàn)對葉片的全面測量。
[0007]專利文獻CN104236879A公開了一種基于機器視覺的發(fā)動機葉片動靜態(tài)檢測系統(tǒng)及方法，其通過轉(zhuǎn)臺模擬葉片工作過程，通過高速相機對葉片進行拍攝，同時利用高精度投影編碼系統(tǒng)降低了葉片的反光對拍攝產(chǎn)生的影響，產(chǎn)生高分辨率、高對比度的數(shù)字圖像，同時保持圖像的色彩純度，在獲取圖像信息的同時通過麥克風(fēng)陣列獲取葉片轉(zhuǎn)動時的聲音信號，并與正常工作時的聲音信號進行比對，判斷不同故障情況下聲音信號的差異。
[0008]該方案能夠?qū)崿F(xiàn)如葉片型面等參數(shù)的測量并能夠分析葉片振動過程中出現(xiàn)的常見故障，如葉片失衡，旋轉(zhuǎn)失速，失穩(wěn)等故障。但是，該系統(tǒng)僅是通過帶動葉片的旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)對葉片各個表面的測量，而對于截面變化的復(fù)雜葉片，其無法獲得多個不同截面下的測量數(shù)據(jù)，而且由于其成像系統(tǒng)為多個，使得其成像耦合處理更為為復(fù)雜，整個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也較為復(fù)雜；另外，其成像系統(tǒng)為傳統(tǒng)成像，對葉片的信息采集精度會造成損失，無法獲取高精度的測量數(shù)據(jù)。
【實用新型內(nèi)容】
[0009]針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進需求，本實用新型提供了一種葉片視覺檢測的系統(tǒng)，其目的在于采用一次裝夾操作，通過安裝在高精密型電動平移臺測量傳感器對裝夾在精密型電動旋轉(zhuǎn)臺上的葉片進行掃描，實現(xiàn)自動化的葉片檢測，工作效率高，測量精度高，大大提高葉片類零件檢測效率。
[0010]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供一種渦輪葉片視覺檢測系統(tǒng)，其包括:
[0011]機身，其上部設(shè)置有工作臺，一頂蓋設(shè)置在該機身上方并罩于所述工作臺上，從而在該頂蓋與工作臺之間形成用于安放待測葉片和進行測量的操作空間；
[0012]電動旋轉(zhuǎn)臺，其安裝在所述工作臺表面上，用于設(shè)置待檢測的葉片，該電動旋轉(zhuǎn)臺可被控制而在所述工作臺上自轉(zhuǎn)，從而可帶動其上的葉片隨電動旋轉(zhuǎn)臺的自轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)；以及
[0013]電動平移臺，其安裝在所述工作臺表面上并與所述電動旋轉(zhuǎn)臺間隔一定距離，該電動平移臺在豎直方向設(shè)置有導(dǎo)向滑軌，一測量傳感器設(shè)置在該導(dǎo)向滑軌上并可被控制而相對該滑軌移動，以實現(xiàn)相對工作臺面的上下移動；
[0014]該測量傳感器具有可發(fā)出測量用激光并入射到所述葉片的激光器以及用于接收所述葉片反射光以成像的相機，通過其在工作臺面的上下移動并配合相對布置的所述電動旋轉(zhuǎn)臺上的葉片的旋轉(zhuǎn)，可實現(xiàn)對所述葉片的軸向上下以及兩表面的多點掃描成像，進而實現(xiàn)對葉片的精確快速掃描測量。
[0015]作為本實用新型的改進，所述測量傳感器包括相機，底蓋，環(huán)形外殼，固定直角架和線激光器，其中，所述環(huán)形外殼中部為空心，環(huán)形外殼兩側(cè)面通過底蓋封蓋，從而使得形成中部為空腔的傳感器殼體，固定直角架沿豎直方向設(shè)置在殼體空腔中，相機設(shè)置在上述直角架的一端，其鏡頭可通過環(huán)形外殼上的窗口與待檢測的葉片光路相通，線激光器設(shè)置在直角架相對的另一端，其發(fā)出的激光可通過環(huán)形外殼上的另一窗口出射到待檢測的葉片上。
[0016]作為本實用新型的改進，所述葉片沿軸向豎直置于電動旋轉(zhuǎn)臺上，以使兩者軸線同軸或平行。
[0017]作為本實用新型的改進，所述相機優(yōu)選是CXD或CMOS相機。
[0018]作為本實用新型的改進，還包括控制器，其用于控制所述電動平移臺上的測量傳感器的移動、所述電動旋轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)以及兩者之間的協(xié)調(diào)。
[0019]作為本實用新型的改進，所述葉片為具有不同截面形狀的葉片，例如航空發(fā)動機葉片、汽輪機葉片或船用螺旋槳槳葉。
[0020]本實用新型中，能夠完成至少兩個自由度的測量運動，包括上下平動(測量葉片的不同截面)以及轉(zhuǎn)動(測量葉片不同角度各個方向上的輪廓數(shù)據(jù))，從而獲得多個點的數(shù)據(jù)，以此準確獲得葉片的測量數(shù)據(jù)。
[0021]按照本實用新型，還提供一種利用上述視覺檢測系統(tǒng)對葉片進行檢測的方法。
[0022]總體而言，通過本實用新型所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果:
[0023]I)本實用新型克服傳統(tǒng)測量系統(tǒng)無法實現(xiàn)速度和精度同時滿足需要的缺陷，利用相隔一定距離并雙自由度布置的葉片與傳感器的方式，實現(xiàn)快速多點的測量，可實現(xiàn)快速和高精度的測量。
[0024]2)本實用新型的測量傳感器采用線激光掃描方式，數(shù)據(jù)量較小，易于實現(xiàn)快速檢測。
[0025]3)本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，能夠很好地解決在增大測量景深時的精度損失問題，且操作簡單，測量效率高，而且通用性強，可進行二次開發(fā)。
【附圖說明】
[0026]圖1為按照本實用新型實施例所構(gòu)建的視覺檢測系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2為圖1中的視覺檢測系統(tǒng)的主視結(jié)構(gòu)圖；
[0028]圖3為圖1中的視覺檢測系統(tǒng)中安裝在工作臺上的電動平移臺和精密型電動旋轉(zhuǎn)臺的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖4為按照本實用新型實施例所構(gòu)建的視覺檢測系統(tǒng)中的測量傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖5為圖4中的測量傳感器的主視示意圖；
[0031]圖6為利用按照本實用新型實施例所構(gòu)建的視覺測量系統(tǒng)進行葉片檢測的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0032]為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。此外，下面所描述的本實用新型各個實施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0033]如圖1-3所示，按照本實用新型實施例所構(gòu)建的一種渦輪葉片視覺檢測系統(tǒng)，其包括機身105，頂蓋101，計算機104，工作臺106，安裝在工作臺106上的精密型電動旋轉(zhuǎn)臺107、高精密型電動平移臺103，以及安裝在高精密型電動平移臺103上的測量傳感器102和安裝在精密型電動旋轉(zhuǎn)臺10