三類葉片藍(lán)光面陣檢測及三維數(shù)據(jù)處理技術(shù)探究

1、    三類葉片藍(lán)光面陣檢測及三維數(shù)據(jù)處理技術(shù)探究    莊世寧 楊子一摘要：目前葉片三維型面檢測及數(shù)據(jù)處理需求迫切，但由于三維型面檢測存在檢測時間長、數(shù)據(jù)處理過程繁瑣、人為處理一致性差等問題，導(dǎo)致測量效率低下，嚴(yán)重影響生產(chǎn)進(jìn)度。本文以中小型航空發(fā)動機(jī)葉片型面的三維檢測技術(shù)為基礎(chǔ)，本文主要探索中小型航空發(fā)動機(jī)葉片型面三維檢測，研究了gom atos藍(lán)光面陣三維檢測技術(shù)，完成了對渦輪葉片、靜子葉片、導(dǎo)向葉片三類6 種葉片的三維快速檢測和數(shù)據(jù)處理技術(shù)研究，為未來在葉片型面三維檢測的全面自動化應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：葉片;藍(lán)光面陣檢測技術(shù);三維數(shù)據(jù)1 

2、;    引言航空發(fā)動機(jī)葉片自身結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造型獨(dú)特、生產(chǎn)技術(shù)要求較高，加工檢測以二維抽樣檢測為主。隨著設(shè)計、工藝技術(shù)水平的提升，同時考慮到由于葉片工作溫度高、應(yīng)力狀態(tài)復(fù)雜、工作環(huán)境惡劣，其整體質(zhì)量直接影響到發(fā)動機(jī)的性能指標(biāo)，因此對葉片的二維抽樣檢測以逐漸不能滿足工藝設(shè)計需求。我公司主要應(yīng)用gom atos藍(lán)光面陣三維檢測設(shè)備進(jìn)行葉片型面三維檢測，但由于檢測過程對參考點(diǎn)位置、定位方法、操作人員的操作水平等等過程相關(guān)，對于特性零件沒有總結(jié)出足夠的方法規(guī)律;而數(shù)據(jù)處理過程繁瑣，人為因素大，耗時長，大范圍推廣應(yīng)用存在一定的應(yīng)用難度。需要通過多類型葉片進(jìn)行三維檢測及數(shù)據(jù)處理

3、技術(shù)研究，實現(xiàn)多類型葉片快速三維檢測及自動數(shù)據(jù)處理。2     柔性專用夾具設(shè)計對于葉片三維型面檢測時，由于單幅拍照范圍有限，需要數(shù)十次的三維拍照檢測，每張拍照檢測結(jié)果通過公共參考點(diǎn)進(jìn)行軟件自動計算拼接，形成三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)。由于拼接存在一定誤差，且拍照次數(shù)越多耗時越長。因此優(yōu)化貼點(diǎn)位置，減少拍照及拼接次數(shù)時，提高檢測效率和質(zhì)量的關(guān)鍵。本研究通過開發(fā)設(shè)計柔性頂尖專用夾具框架減少零件貼點(diǎn)，減少零件檢測干涉;通過高精度小視場與轉(zhuǎn)臺合理編配，提高了檢測精度和效率。3     檢測過程及點(diǎn)云處理優(yōu)化研究（1） 

4、60;   掃描頭的定位和測量優(yōu)化atos core采用兩個立體相機(jī)來實現(xiàn)三角掃描原理，通過atos軟件計算后，各相機(jī)像素會轉(zhuǎn)換成獨(dú)立三維坐標(biāo)。測量時，根據(jù)零件類型選擇合適的裝方式，通過手動或自動形式轉(zhuǎn)換，自由地移動到工件附近。而最后所有單獨(dú)的測量數(shù)據(jù)都會自動轉(zhuǎn)換成一個共同的坐標(biāo)系，并合成一個完整的三維點(diǎn)云。（2）     點(diǎn)云數(shù)據(jù)網(wǎng)格優(yōu)化處理atos core采用gom的三次掃描技術(shù)。立體相機(jī)與投影儀相結(jié)合，在單次掃描中一次性捕捉工件的三個不同方向數(shù)據(jù)。通過數(shù)據(jù)整合計算后，根據(jù)工件精度要求，選擇合理的多邊形網(wǎng)格優(yōu)化參數(shù)，能實現(xiàn)工件的

5、自由曲面和基元。通過軟件可以進(jìn)行三維分析以及二維截面或點(diǎn)分析，也可以根據(jù)cad數(shù)據(jù)生成例如線、面、圓或圓柱等基元。4     三類葉片三維檢測數(shù)據(jù)自動處理模塊開發(fā)及應(yīng)用基于藍(lán)光面陣三維檢測技術(shù)，針對渦輪葉片、靜子葉片、導(dǎo)向葉片三類6種葉片開展了三維檢測數(shù)據(jù)處理技術(shù)研究，通過類型數(shù)據(jù)基準(zhǔn)自定義拾取、基準(zhǔn)建立、通用參數(shù)選取定義、三維擬合等模塊編輯，完成了三類葉片三維檢測數(shù)據(jù)自動處理模塊。具體應(yīng)用過程如下：4.1  測量準(zhǔn)備（1）     選擇導(dǎo)入的cad文件;（2）   

6、0; 處理cad的錯誤面片;（3）     利用該軟件快速編制航空幾種常見的葉片的葉型測量計劃;（4）     確定cad坐標(biāo)系是否正確;（5）     根據(jù)實際情況選擇需要檢測的葉片類型，同時選擇功能。4.2  普通榫齒葉片首先，在量棒直徑處輸入量棒直徑，隨后點(diǎn)擊“構(gòu)造量棒”，點(diǎn)擊基準(zhǔn)齒的齒底圓，軟件將自動構(gòu)造量棒。隨后，點(diǎn)擊構(gòu)造側(cè)面點(diǎn)，構(gòu)造側(cè)面基準(zhǔn)點(diǎn)。如果葉片很長，用葉根齒型定x向旋轉(zhuǎn)可能會有較大偏差，此時可以構(gòu)造葉冠內(nèi)背方向的基準(zhǔn)點(diǎn)，同時勾選“作為x軸旋轉(zhuǎn)基準(zhǔn)

7、”隨后點(diǎn)擊確認(rèn)，將自動構(gòu)造對齊，隨后進(jìn)入葉型檢測模塊。4.3  半榫齒葉片操作方法和榫齒葉片類似。不同的是，半榫齒葉片側(cè)面和內(nèi)背各自都至少需要三個點(diǎn)，否則無法點(diǎn)擊確認(rèn)按鈕。4.4  帶氣膜孔的榫齒葉片操作方法和榫齒葉片類似。選擇完基準(zhǔn)后確認(rèn)，軟件自動構(gòu)造對齊后進(jìn)入葉型檢測模塊。4.5  靜子葉片依次點(diǎn)擊構(gòu)造圓柱/ 平面，然后選擇cad的圓柱/ 平面部分，即可構(gòu)造基準(zhǔn)。4.6  導(dǎo)向葉片扇形件下圖是導(dǎo)向葉片扇形件的基準(zhǔn)構(gòu)造界面。根據(jù)圖紙要求，將a1，a2，a3，b4，c5，c6（名稱不同圖紙可能不同）的坐標(biāo)依次輸入。4.7  導(dǎo)向葉片在構(gòu)造導(dǎo)向葉

8、片基準(zhǔn)的界面下直接構(gòu)造基準(zhǔn)，側(cè)面和內(nèi)背各自都至少需要三個點(diǎn)，否則無法點(diǎn)擊確認(rèn)按鈕。通道點(diǎn)可以一個點(diǎn)或者根冠通道各一個點(diǎn)。選擇完基準(zhǔn)后點(diǎn)擊確認(rèn)。5翼型檢測模塊開發(fā)及應(yīng)用為了與傳統(tǒng)測量方法進(jìn)行比對，本研究基于三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)二次開發(fā)通用翼型檢測模塊。實現(xiàn)三維型面檢測數(shù)據(jù)二維截面自動截取擬合比對及參數(shù)輸出。具體應(yīng)用當(dāng)構(gòu)造完基準(zhǔn)后，軟件會進(jìn)入翼型檢測模塊。5.1  加載和保存配置由于翼型參數(shù)較多，但是同一類型產(chǎn)品參數(shù)變化不大，為減少重復(fù)操作，可以保存現(xiàn)有配置或者加載之前的配置。同時程序會自動加載上一次配置。5.2  全局設(shè)置設(shè)置截面數(shù)量、氣流方向、邊緣擬合方式、單獨(dú)擬合方式等參數(shù)。5.

9、3  輪廓和位置定義葉片輪廓分段和公差的選項。5.4  尺寸公差根據(jù)圖紙要求在菜單中輸入尺寸公差。5.5  構(gòu)造截面在輸完葉型參數(shù)后，點(diǎn)擊確認(rèn)，軟件會跳出構(gòu)造截面的窗口。輸入截面名字，選擇參考平面和截面高度，點(diǎn)擊確認(rèn)，程序會自動計算截面并出具報告。6     報告與結(jié)論6.1  報告7     結(jié)論（1）     本文通過設(shè)計柔性頂尖專用夾具框架減少零件貼點(diǎn)，減少零件檢測干涉;通過高精度小視場與轉(zhuǎn)臺合理編配，提高檢測精度。（2）     通過點(diǎn)云數(shù)據(jù)網(wǎng)格優(yōu)化處理探究試驗，實現(xiàn)獲取點(diǎn)云數(shù)據(jù)網(wǎng)格化快速處理參數(shù)。（3）     通過開發(fā)藍(lán)光面陣檢測三維數(shù)據(jù)處理程序自動生成模塊，并分別完成對渦輪葉片、靜子葉片、導(dǎo)向葉片三類6 種葉片的自動處理程序。（4）     通過開發(fā)處理及報告集成腳本