CN108240790A - 一种新型涡轮机叶片平面度快速测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型涡轮机叶片平面度快速测量方法，属于测量工具技术领域。其包括基座、立柱、传感器、传感器护筒和限位支撑销，基座下部安装有立柱，保证水平，上部安装有传感器、传感器护筒和限位支撑销。测量时，将涡轮机叶片放置在两最外侧限位支撑销之间，靠近中轴线的3个限位支撑销顶面上，所述传感器接触到所述涡轮机叶片被测面，将测得的多点数据采集下来，并引入智能算法消除所述涡轮机叶片放置时存在微小倾斜角，得出水平状态下各点的实际值，再根据国标规定的平面度误差评定方法，如三点法、对角线法和最小区域法，得到准确的平面度误差值。
Description
技术领域
本发明属于测量工具技术领域，更具体地，涉及一种新型用于测量涡轮机叶片平面度的装置。
背景技术
随着我国国家综合实力不断增长，对航空发动机发展的支持将越来越大。今年《政府工作报告》将航空发动机列为重大项目，《中国制造2025》也将航空发动机作为重点发展的领域。涡轮机叶片作为航空发动机上关键零件，其形位公差的测量也越来越得到重视，作为形位公差中重要一项平面度，其测量主要采用平板和带指示表的表架或水平仪或三坐标机等设备在已调平好的涡轮机叶片上按一定的布点和方向逐点测量，但调平的过程非常费时，且在较大尺寸的涡轮机叶片上逐点测量非常麻烦，因此效率非常低下，不能很好的满足大批量涡轮机叶片平面度快速和高精度测量的要求。
因此，需要开发一种新型简单、快速、高精度和具有自动调平功能的智能化涡轮机叶片平面度测量装置。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种新型涡轮机叶片平面度快速测量方法，其目的在于，通过简单的结构实现方便的操作，并通过智能算法对涡轮机叶片微小倾斜放置时测得数据进行校正，得到高精度的平面度测量结果。该装置结构简单、使用和操作以及运输均较为方便，并且成本低廉，测量精度和智能化程度高，适合于产线上大批量测量。
为实现上述目的，本发明提供一种新型涡轮机叶片平面度快速测量方法，其包括基座、立柱、传感器、传感器护筒和限位支撑销组成。
所述基座为一长方形平板，并按涡轮机叶片检测要求加工有安装孔，安装孔为螺纹孔；
所述立柱为加工有外螺纹的圆棒，通过螺纹连接在所述基座下部，并可通过调整和三坐标测量机标定，所述立柱底面均在一个平面上，形成安装基面，并与所述立柱轴线垂直，保证所述测量装置的水平；
所述传感器为电感传感器，由顶丝固定在所述传感器护筒中，安装牢固；所述传感器护筒为通过螺钉安装在所述基座上，并通过垫片调整及三坐标测量机标定，保证所述传感器测头接触面在同一个平面上并与所述立柱底面形成的安装基面保持平行；
所述限位支撑销为加工有外螺纹的圆棒，安装在所述基座上，其中靠近中轴线3个所述定位支撑销顶面通过调整和三坐标测量机标定，均与所述传感器测头接触面在同一平面上，并同时与所述立柱底面形成的安装基面保持平行，构成测量基准面，两最外侧所述限位支撑销安装位置由所述涡轮机叶片大小确定，主要起限位作用；
在测量过程中，将所述涡轮机叶片放置在两最外侧所述限位支撑销之间，靠近中轴线的3个所述限位支撑销顶面上，所述传感器接触到所述涡轮机叶片被测面，将测得的多点数据采集下来，并引入智能算法消除所述涡轮机叶片放置时存在微小倾斜角，得出水平状态下各点的实际值，再根据国标规定的平面度误差评定方法，如三点法、对角线法和最小区域法，得到准确的平面度误差值。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
本发明装置在基座上安装多个传感器和限位支撑销，通过限位支撑销顶面和传感器测头接触面同在一个平面上，形成测量基准面，并通过安装在基座下方的立柱调整保证测量测量基准面水平，实现了多个传感器同时采集数据，避免了传统的按一定布点和方向逐点测量导致的测量速度不高的缺点，极大地提高了测量速度；通过和被测涡轮机叶片放置在靠近中轴线的3个限位支撑销顶面并通过两最外侧限位支撑销定位，及使用智能算法消除微小倾斜角的影响，得到水平状态下各测点的实际值，不需要在测量前进行繁琐的调平，节约了大量时间，极大地提高了测量效率，同时减小了倾斜引入的变值系统误差，实现了测量过程中的自动校准，提高了测量精度和自动化和智能化程度。同时，本发明装置具有设计合理、结构简单、操作和携带方便和测得结果准确可靠等优点。
附图说明
图1是本发明实施例提供的新型涡轮机叶片平面度智能测量装置的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的新型涡轮机叶片平面度智能测量装置立体结构示意图。
在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：
1-基座 2-立柱 3-传感器 4-传感器护筒 5-限位支撑销。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明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。
图1是本发明实施例提供的一种新型涡轮机叶片平面度快速测量方法的结构示意图，图2是本发明实施例提供的一种新型涡轮机叶片平面度快速测量方法立体测量示意图。由以上两图可知，本发明的涡轮机叶片平面度智能测量装置主要包括基座1、立柱2、传感器3、传感器护筒4和限位支撑销5组成。
具体的，基座1为一长方形平板，并按涡轮机叶片检测要求加工有安装孔，安装孔为螺纹孔；
立柱2为加工有外螺纹的圆棒，通过螺纹连接在所述基座1下部，并可通过调整和三坐标测量机标定，所述立柱2底面均在一个平面上，形成安装基面，并与所述立柱2轴线垂直，保证所述测量装置的水平；
传感器3为电感传感器，由顶丝固定在传感器护筒4中，安装牢固；所述传感器护筒4为通过螺钉安装在所述基座1上，并通过垫片及三坐标测量机标定，保证所述传感器3测头接触面在同一个平面上并与所述立柱2底面形成的安装基面保持平行；
限位支撑销5为加工有外螺纹的圆棒，安装在所述基座1上，其中靠近中轴线3个所述定位支撑销顶面通过调整和三坐标测量机标定，均与传感器3测头接触面在同一平面上，并同时与所述立柱2底面形成的安装基面保持平行，构成测量基准面，两最外侧所述限位支撑销5安装位置由所述涡轮机叶片大小确定，主要起限位作用；
在测量过程中，将所述涡轮机叶片放置在两最外侧所述限位支撑销5之间，靠近中轴线的3个所述限位支撑销5顶面上，所述传感器3接触到所述涡轮机叶片被测面，将测得的多点数据采集下来，即为zi=f（xi，yi）。
由于在测量过程中，所述涡轮机叶片放置时存在微小倾斜角，因此需要引入算法进行消除，具体过程如下：
所述倾斜角构成的平面可表示为：
（1）
式中，a、b、c可以用最小二乘法拟合出来，通过最小化误差的平方和寻找数据的最佳函数匹配，可以简便地求得未知的数据，并使得这些求得的数据与实际数据之间的误差的平方和为最小，其公式为
（2）
从而求出各点与所述拟合平面的距离，即为水平状态下的各点实际值，公式如下：
（3）
即可消除倾斜角的影响，再按国标规定的平面度误差评定方法，如三点法、对角线法和最小区域法等，得到准确的平面度误差值，同时实现测量的智能化。
本发明提供的涡轮机叶片智能测量装置中所述基座1均采用大理石材料，大理石材料具有不变形、硬度高、使用寿命长和不磁化的优点,适合于现场的工作环境，特别是应用于高精度的测量场合；所述立柱2、所述传感器护筒4和所述限位支撑销5均采用45号钢材料，原料廉价易得，经过调质或正火后可得到较好的切削性能，便于加工，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能。
本发明装置结构非常简单，无论是结构设计还是各个零部件间的安装与调整，均很简单且易于操作，使得本发明提供的涡轮机叶片智能测量装置生产、组装过程简单，运输方便，同时通过引入算法，减小了微小倾斜角的影响，同时使用和操作也较为简易，大大减轻了涡轮机叶片测量工作的劳动强度，提高了测量工作效率和自动化、智能化程度。如能引入上料机构，自动化程度将进一步提高，测量速度将进一步提高。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种新型涡轮机叶片平面度快速测量方法，其特征在于，包括基座1、立柱2、传感器3、传感器护筒4、限位支撑销5，其中，
所述基座1为一长方形平板，并按涡轮机叶片检测要求加工有安装孔，安装孔为螺纹孔；
所述立柱2为加工有外螺纹的圆棒，通过螺纹连接在所述基座1下部；
所述传感器3为电感传感器，由顶丝固定在所述传感器护筒4中，安装牢固；
限位支撑销5为加工有外螺纹的圆棒，安装在所述基座1上；
在测量过程中，将所述涡轮机叶片放置在两最外侧所述限位支撑销5之间，靠近中轴线的3个所述限位支撑销5顶面上，所述传感器3接触到所述涡轮机叶片被测面，将测得的多点数据采集下来，并通过引入算法消除涡轮机叶片放置时存在微小倾斜角导致的误差，再按国标规定的平面度误差评定方法，如三点法、对角线法和最小区域法等，得到准确的平面度误差值。
2.如权利要求1所述新型涡轮机叶片平面度快速测量方法，通过调整和三坐标测量机标定，所述立柱2底面均在一个平面上，形成安装基面，并与所述立柱2轴线垂直，保证所述测量装置的水平。
3.如权利要求2所述新型涡轮机叶片平面度快速测量方法，所述传感器护筒4为通过螺钉安装在所述基座1上，并通过垫片及三坐标测量机标定，保证所述传感器3测头接触面在同一个平面上并与所述立柱2底面形成的安装基面保持平行。
4.如权利要求2所述新型涡轮机叶片平面度快速测量方法，靠近中轴线3个所述定位支撑销5顶面通过调整和三坐标测量机标定，均与传感器3测头接触面在同一平面上，并同时与所述立柱2底面形成的安装基面保持平行，构成测量基准面，两最外侧所述限位支撑销5安装位置由所述涡轮机叶片大小确定，主要起限位作用。
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