一种涡轮叶片气膜孔空间方位角误差测量方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111982029A(43)申请公布日2020.11.24(21)申请号202010731752.0(22)申请日2020.07.27(71)申请人华东师范大学地址200241上海市闵行区东川路500号(72)发明人陈龙蒋其麟冯朝鹏曹凯强贾天卿孙真荣(74)专利代理机构上海蓝迪专利商标事务所(普通合伙)31215代理人徐筱梅张翔(51)Int.Cl.G01B11/26(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称一种涡轮叶片气膜孔空间方位角误差测量方法(57)摘要本发明公开了一种涡轮叶片气膜孔空间方位角误差测量方法，其特点是采用定位装置把涡轮叶片固定到五轴精密平移台上，根据UG模型将叶片旋转至加工姿态并移动到CCD视场中心位置，将光纤末端作为照明光源从气膜孔入口较均匀射入插入涡轮叶片内部通道，使得叶片内部孔口轮廓清晰，外部孔口使用环形冷光源照明，然后通过软件模拟气膜孔内、外孔口的轮廓并记录坐标，便可精密测量出气膜孔空间方位角的误差。本发明与现有技术相比具有方法简便，检测精度高的特点，为有效控制航空发动机叶片气膜孔等加工质量，提供了一种可靠的测量方法，可广泛应用在其他类似结构的机械产品的精密测量。CN111982029ACN111982029A权利要求书1/1页1.一种涡轮叶片气膜孔空间方位角误差测量方法，其特征在于采用定位装置把涡轮叶片固定到五轴平移台上，根据UG模型将叶片旋转至加工姿态并移动到CCD视场中心位置，将光纤末端作为照明光源从气膜孔入口均匀射入，通过软件模拟气膜孔内外孔口的轮廓并记录坐标，气膜孔空间方位角误差的具体测量包括如下步骤：1）利用定位装置将涡轮叶片固定到五轴精密平移台上；2）使用三维扫描仪垂直于叶片端面进行360度扫描n次扫描，每次旋转360/n度，得到每个旋转角度的点云，集合点云后做对比分析得出旋转圆心，在垂直维度上与已知叶片几何中心对比，得到误差后进行调节，调节后的误差极限为50um，其中n>10次；3）将CCD安装在行程300mm的Z轴上，调节CCD焦平面与平移台XOY平面平行；4）根据UG模型将叶片旋转至理论方位角的姿态并移动到CCD视场中心位置，将光纤末端作为照明光源从气膜孔入口均匀射入，使得叶片内部孔口轮廓清晰，外部孔口使用环形冷光源照明；5）通过移动Z轴，使CCD对气膜孔内、外孔口进行成像，利用软件模拟气膜孔内、外孔口的轮廓圆记录坐标，即可测量气膜孔空间方位角的误差。2.根据权利要求1所述涡轮叶片气膜孔空间方位角误差测量方法，其特征在于所述五轴平移台为X/Y/Z三维直线平移台加上设有A轴与B轴两个旋转平移台，并由控制器进行叶片的空间移动。3.根据权利要求1所述涡轮叶片气膜孔空间方位角误差测量方法，其特征在于所述定位装置包括：叶片夹具和三维扫描仪，所述叶片夹具将涡轮叶片与五轴平移台固定；所述三维扫描仪调节叶片旋转中轴与叶片中心，并使之重合。4.根据权利要求1所述涡轮叶片气膜孔空间方位角误差测量方法，其特征在于所述CCD安装在五轴平移台的Z轴上，调节CCD焦平面与平移台XOY平面平行。5.根据权利要求1所述涡轮叶片气膜孔空间方位角误差测量方法，其特征在于所述UG模型将叶片旋转至理论方位角的姿态并移动到CCD视场中心位置。2CN111982029A说明书1/3页一种涡轮叶片气膜孔空间方位角误差测量方法技术领域[0001]本发明涉及光学测量技术领域，具体的说是一种涡轮叶片气膜孔空间方位角误差测量方法。背景技术[0002]航空发动机是推动飞机和整个航空工业发展的关键。如今，航空发动机不断向更高水平发展，其效率和推重比持续提高，这对涡轮叶片的服役温度提出了更高的要求。目前，涡轮叶片主要选择镍基单晶高温合金材料，同时在叶片结构设计上采用气膜孔冷却的方式来提高叶片的耐高温性，即通过在单晶叶片叶身开若干排气孔，将冷却介质以冷箱射流的形式注入到主气流中并覆盖于叶身表面，形成温度较低的冷气膜，从而实现隔热和冷却的作用。因此气膜冷的加工精度与质量对于涡轮叶片的使用寿命显得尤其重要，提高气膜孔的加工精度，就必须具有精密的检测系统。[0003]目前，国内在涡轮叶片气膜孔的空间方位角误差测量的研究基本是空白，还没有一套成熟的检测方法和测量系统，这对我国加工精度的提高带来了巨大的困难。所以，设计一种涡轮叶片气膜孔的空间方位角误差测量方法尤为重要。发明内容[0004]本发明的目的是针对现有技术的不足而提供的一种涡轮叶片气膜孔空间方位角误差测量方法，采用定位装置和五轴精密平移台对叶片空间进行准确定位，通过CCD对气膜孔内外孔口进行清晰成像，借助软件拟合实现涡轮压片气膜孔方位角误差的精确检测，为有效控制航空发动机叶片气膜孔等加工质量