[发明专利]一种五轴联动的叶片检测方法

说明书

本发明公开了一种五轴联动的叶片检测方法，基于UG仿真模块进行运动学及动力学分析，由运动控制器控制各轴运动，采用光谱共焦传感器进行数据采集和反馈，并采用MATLAB的采集数据处理、叶片特征参数求解、检测结果评估及检测报告定制、输出。本发明操作简单，采用光谱共焦传感器，较传统的三角测量原理的激光位移传感器而言，尺寸更小，可实现叶片槽宽、深孔、小半径弧面等部位的测量，同时设置了标准标定块，并在系统软件中开发了基于标定块和叶片自身的标定功能，通过标定求解了叶片理论数据在实际系统基坐标下的位姿关系，并消除了测头与测头夹具、测头夹具与Z轴、叶片夹具的安装误差保证了系统的整体测量精度。

技术领域

本发明涉及一种五轴联动的叶片检测方法，属于检测系统技术领域。

背景技术

叶片在航空、核电、舰船等关系到国计民生的行业中被广泛运用，它将流体介质的能量转化为机械能，是发动机、汽轮机、涡轮增压器等动力设备的核心部件，其加工质量直接影响着相应设备的性能，因此需要对叶片型线及几何尺寸进行测量以保证质量。

目前叶片测量方式大致有四种：

1、样板法：为一般工厂对粗加工、半精加工叶片进行型面检测的主要方法，样板长期与卡槽接触，易造成变形影响测量精度；可测截面的档位数有限，测量数据无法反应叶片的真实状况；检测结果易受工人的主观判断和熟练程度的影响，导致测量结果的不稳定。

2、三坐标测量机（CMM）：测量头在检测过程中与工件接触，长期磨损，影响测量精度，需要定时补偿，因此很少用于粗加工、半精加工的工件检测；由于测量头的测量原理及尺寸限制，CMM无法测量某些柔软工件及细节数据；CMM需要专门的测量人员，人工成本昂贵；CMM的检测效率低，一片500mm的叶片编程时间大约需要5个小时，检测耗时近2个小时，且价格昂贵，通常用于抽样检测，在规模较小的工厂很难被推广。

3、基于数控装置的在叶片线检测系统：能够真实反映叶片的实际加工及变形情况，但测量过程占用机床加工时间，工期较紧时，不宜使用。

4、采用激光位移传感器的非接触式测量专机：测头精度无法满足叶片精加工尺寸测量精度要求，且内部控制算法及检测报告大多非自主开发，无法满足不同客户的不同需求。

发明内容

为了解决现有技术存在的技术缺陷，本发明公开了一种五轴联动的叶片检测方法，可实现对不同尺寸的叶片的型线及叶根、叶冠径向几何尺寸的高精度、高效率测量。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种五轴联动的叶片检测方法，具体检测步骤如下：

步骤1：在系统的UG仿真模块中，完成待检测叶片及工装夹具理论造型的安装；

步骤2：在UG仿真模块中，设置系统基准坐标系，参照叶片加工工艺确定待检测档位型线，通过叶片尺寸设置待检测档位型线上的目标点个数、提取理论点坐标值及外法矢量，以保证光谱共焦传感器的正确检测位姿；

步骤3：在UG仿真模块中，对步骤1中安装好的系统进行运动学仿真及动力学分析；

步骤4：系统基于UG二次开发工具UGOpen，提取叶片型线各参数及径向几何各参数，其中，叶片型线各参数包括最大厚度、弦长、出气边厚度和进气边厚度；

步骤5： 根据UG仿真模块中叶片及其夹具的安装方式对实际叶片进行装夹，控制X、Y、Z轴移动及微调，将光谱共焦传感器靠近标定块，调节光谱共焦传感器的水平和竖直位姿完成对标定块的3-2-1法标定，实现叶片理论检测位姿在实际坐标系下的转换；

步骤6：通过步骤5标定的坐标系位姿关系，将各检测点位姿转换为各电机的脉冲值，由上位机按叶片型线的时针顺序依次向运动控制器发送脉冲指令，控制电机驱动器实现各电机轴运动至待检测点的位姿，并反馈补偿达到指定精度要求；