鑄造渦輪葉片視覺檢測(cè)裝置樣機(jī)設(shè)計(jì).pdf

1、航空渦輪葉片服役于高溫、高壓、高載荷等惡劣工況環(huán)境下，為滿足功能需求，通常采用鈦合金、鎳基高溫合金等難加工材料鑄造而成。渦輪葉片曲面為薄壁結(jié)構(gòu)，在鑄造成型時(shí)由于熱應(yīng)力分布不均會(huì)導(dǎo)致葉片易產(chǎn)生彎曲變形，使其輪廓偏離設(shè)計(jì)要求?，F(xiàn)有葉片檢測(cè)方法主要有樣板間隙法和三坐標(biāo)機(jī)測(cè)量法，效率低下、自動(dòng)化程度低。針對(duì)以上問題，本文設(shè)計(jì)了鑄造渦輪葉片視覺檢測(cè)裝置樣機(jī)，主要包括：
　?。?）搭建鑄造渦輪葉片光學(xué)測(cè)量平臺(tái)。根據(jù)測(cè)量需求確定測(cè)量平臺(tái)由平移和

2、旋轉(zhuǎn)兩個(gè)自由度構(gòu)成，選擇線結(jié)構(gòu)光視覺傳感器作為測(cè)量裝置的核心部件；根據(jù)工廠實(shí)際檢測(cè)時(shí)以葉片榫頭底面為定位面的裝夾原則，設(shè)計(jì)了鑄造渦輪葉片視覺檢測(cè)專用夾具；結(jié)合傳感器測(cè)量原理進(jìn)行了系統(tǒng)平移和旋轉(zhuǎn)自由度的標(biāo)定研究，并完成平移軸、旋轉(zhuǎn)軸及裝夾定位面的標(biāo)定算法設(shè)計(jì)，編寫標(biāo)定軟件模塊，通過實(shí)驗(yàn)得到相應(yīng)的標(biāo)定參數(shù)。
　?。?）設(shè)計(jì)線結(jié)構(gòu)光視覺傳感器。根據(jù)線結(jié)構(gòu)光測(cè)量原理，進(jìn)行攝像機(jī)標(biāo)定和激光平面標(biāo)定算法研究；根據(jù)測(cè)量需求對(duì)傳感器硬件進(jìn)行選型，

3、建立傳感器測(cè)量模型，對(duì)相機(jī)與激光器中心水平間距、光軸夾角等傳感器內(nèi)部參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化分析，結(jié)合優(yōu)化參數(shù)進(jìn)行傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；完成了相機(jī)和激光平面的現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定算法設(shè)計(jì)并進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)表明相機(jī)標(biāo)定誤差為0.192像素，激光平面標(biāo)定精度為0.013mm。
　?。?）提出一種改進(jìn)的激光條紋中心線提取算法。該算法首先使用中值濾波、連通域去噪、邊緣毛刺去除等步驟完成激光條紋所在區(qū)域的預(yù)處理，再采用基于法線方向的兩步灰度重心法對(duì)預(yù)處理圖像進(jìn)行條

4、紋中心線的提取，最后使用非均勻三次B樣條擬合方法對(duì)提取結(jié)果進(jìn)行修正，此方法解決了由像素分辨率限制導(dǎo)致的局部尖點(diǎn)問題，該算法提取速度快，單幅圖像處理時(shí)間為0.05s。
　　（4）編寫測(cè)量系統(tǒng)軟件。完成傳感器及測(cè)量系統(tǒng)的精度標(biāo)定實(shí)驗(yàn)和鑄造渦輪葉片的檢測(cè)實(shí)驗(yàn)，可實(shí)現(xiàn)葉片特征截面前后緣半徑、最大厚度以及中弧線位置的檢測(cè)，并自動(dòng)輸出結(jié)果報(bào)表。根據(jù)德國(guó)VDI/VDE標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)線結(jié)構(gòu)光傳感器和葉片檢測(cè)裝置的測(cè)量精度進(jìn)行評(píng)定，傳感器精度0.03mm