CN104772596B - 用于定位和钻削涡轮机部件的封闭孔的系统、方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于定位和钻削燃气涡轮机部件中的封闭孔的系统、方法和设备。根据示例实施例，该方法可以包括接收与燃气涡轮机部件中的一个或更多个孔相关的位置数据；接收来自与燃气涡轮机部件相关的制造数据的预先限定的孔位置数据；至少部分地基于对比接收的位置数据与预先限定的孔位置数据确定至少一个缺失孔；以及对应于所确定的至少一个缺失孔在燃气涡轮机部件中钻削至少一个孔。

Description

用于定位和钻削涡轮机部件的封闭孔的系统、方法和设备
技术领域
本发明的实施例大致涉及燃气涡轮机部件的修理，并且特别地涉及用于定位和钻削涡轮机部件的封闭孔的系统、方法和设备。
背景技术
燃气涡轮发动机的空气冷却部件一般要求冷却气流通过慎密地配置的冷却孔排出。冷却孔将冷却膜分布在部件表面上以提高冷却流的有效性。冷却孔通常由比如为激光钻削或电火花加工的常规方法形成。在一些修理工序期间，应用材料沉积以修复裂缝或其他缺陷，靠近这些修理区域的冷却孔填充有填充剂材料。填充的孔可能需要被再次钻削。在现有方法中，操作员手动地定位待钻削的孔位置。因此，由于对于每个孔的部分的定位时间，而使得修理周期时间非常漫长。此外，由于操作员手动地定位用于钻削操作的部分，因此使得处理精度非常低。另外，根据操作员的熟练程度和经验，钻削的孔位置可能与制造公差技术要求不相符。
发明内容
上述需求和/或问题中的一些或全部均可以通过本发明的某些实施例来解决。本发明的一些实施例可以包括用于定位和钻削燃气涡轮机部件的封闭孔的系统、方法和设备。
根据本发明的示例实施例，可以提供一种方法用于定位和钻削涡轮机部件中的封闭孔。该方法可以包括接收来自与燃气涡轮机部件相关的制造数据的预先限定的孔位置数据；至少部分地基于对比/比较所接收的位置数据与所述预先限定的孔位置数据来确定至少一个缺失孔；以及对应于所确定的至少一个缺失孔，在燃气涡轮机部件中钻削至少一个孔。
其中，所述燃气涡轮机部件包括具有一个或更多个孔的修理的燃气涡轮机部件，所述一个或更多个孔包括填充、遮蔽或覆盖所述一个或更多个孔的材料沉积物。
其中，接收与燃气涡轮机部件中的一个或更多个孔相关的位置数据包括接收来自摄像机、检测装置或成像装置中的至少一个的位置数据。
其中，接收来自与所述燃气涡轮机部件相关的制造数据的预先限定的孔位置数据包括接收或访问与所述燃气涡轮机部件相关的之前存储的制造数据。
其中，对应于所述至少一个缺失孔在所述燃气涡轮机部件中钻削至少一个孔可被重复，直到所述燃气涡轮机部件中的全部确定的缺失孔位置被钻削。
根据另一个示例实施例，本发明可以提供一种系统用于定位和钻削涡轮机部件中的封闭孔。该系统可以包括：检查装置，用于获取用于燃气涡轮机部件的孔位置数据；钻削装置，用于对应于所确定的至少一个缺失孔从燃气涡轮机部件去除材料；多轴操纵器装置，用于定位燃气涡轮机部件、检查装置或钻削装置；以及至少一个处理器，所述至少一个处理器构造成：接收与燃气涡轮机部件中的一个或更多个孔相关的位置数据；接收来自与燃气涡轮机部件相关的制造数据的预先限定的孔位置数据；以及至少部分地基于对比所接收的位置数据与预先限定的孔位置数据来确定至少一个缺失孔。
根据另一个示例实施例，本发明可以提供一种设备，用于定位和钻削涡轮机部件中的封闭孔。该设备可以包括一个或更多个处理器和至少一个存储模块，所述至少一个存储模块构造成利用检查装置接收与燃气涡轮机部件中的一个或更多个孔相关的位置数据；接收来自与燃气涡轮机部件相关的制造数据的预先限定的孔位置数据；至少部分地基于对比所接收的位置数据与预先限定的孔位置数据来确定至少一个缺失孔；利用多轴操纵器装置定位检查装置或钻削装置，所述多轴操纵器装置构造成关于局部坐标系操纵检查装置和钻削装置中的任一者或两者；以及对应于所确定的至少一个缺失孔在燃气涡轮机部件中钻削至少一个孔。
其中，所述至少一个处理器还被构造成与钻削装置接口，所述钻削装置用于对应于所确定的至少一个缺失孔从所述燃气涡轮机部件去除材料，其中，所述钻削装置能够操作以重复钻削，直到所述燃气涡轮机部件中的全部确定的缺失孔位置被钻削。
其中，所述至少一个处理器还被构造成接收来自与所述燃气涡轮机部件相关的制造数据的预先限定的孔位置数据，包括接收或访问与所述燃气涡轮机部件相关的之前存储的制造数据。
其中，所述至少一个处理器还被构造成利用至少一个算法确定至少一个缺失孔，以确定所述燃气涡轮机部件中的孔位置。
本发明的其他实施例、特征和方面在本文中进行详细说明并且被视为所请求保护的发明的一部分。参照以下详细说明、附图和权利要求能够理解其他实施例、特征和方面。
附图说明
参考附图对详细说明进行阐述，附图并不一定按比例绘制。
图1是根据本发明的实施例的用于定位和钻削封闭孔的示例系统的示意性图示。
图2是根据本发明的实施例的示例性孔位置确定的示意图。
图3是用于说明用于定位和钻削燃气涡轮机部件的封闭孔的示例性方法的流程图。
具体实施方式
以下参照附图对本发明的例示实施例进行更加全面的说明，其中示出本发明的一些而非全部实施例。本发明可以以许多不同的形式实施，并且不应被解释为局限于本文中阐述的实施例；更合适地，提供这些实施例使得本发明将满足所适用的法律要求。
本发明的一些实施例可以包括用于定位和钻削涡轮机部件中的封闭孔的系统、方法和设备。本发明的某些实施例的一个技术效果提供了一种能够完全自动化的系统，其中，部件对称性或制造数据可被用于简化孔确定分析过程。另外，由于过程自动化以及利用制造数据，过程可重复性能够得以提高或者最大化。修理之间的循环时间也能够随着自动化的相对较高的速度以及激光钻削工序的使用而被减小。
本说明书中采用的术语“钻削”可以包括钻削部件中的原始孔或者再次钻削部件中的孔，在此，孔之前已被填充或者通过过程、材料和/或装置而被封闭。
现在参考附图，其中各个附图标记在几个视图中代表相同的元件，图1是示出配置在环境中的示例性燃气涡轮机部件修理系统100的示意图。图1示出相对于涡轮机部件102操作的系统100或设备。根据本发明的实施例，系统100可以包括多轴操纵器装置104、至少一个控制器106、检查装置108和钻削装置110。
如图1中所示，一个或更多个孔112在涡轮机部件102中的存在和位置能够利用检查装置108进行观察。在一个实施例中，检查装置108可以是比如为摄像机的影象系统。因此，能够利用随附的软件对从摄像机系统获取的图像进行分析以确定孔的位置。
系统100或设备还可以包括钻削装置110。为了钻削多个冷却孔，钻削装置可以具有适当的精度以产生具有根据制造数据的尺寸的孔。在各个实施例中，钻削装置110可以包括通过激光钻削、机械钻削、电子束钻削、水喷射和/或电子放电加工钻削操作的一个或更多个子系统。
系统100可以包括多轴操纵器装置104。如图1所示，检查装置108和钻削装置110可被附连至多轴操纵器装置104。在一个实施例中，利用从检查装置108接收的数据，检查装置108和钻削装置110的双重对准可以允许孔位置的更加有效的钻削和判断。在一个实施例中，多轴操纵器装置104可以具有多个自由度以相对于涡轮机部件102的取向准确地操作检查装置108和钻削装置110。在另一个实施例中，涡轮机部件102可被固定至工作台，其中，工作台可以以足够的自由度机械化以与多轴操纵器装置104结合运动。
系统100还可以包括至少一个控制器106或适当的控制系统。至少一个控制器106可被操作以控制系统来定位和钻削涡轮机部件。例如，多个连接可以有助于控制器106与和检查装置108、钻削装置110和/或多轴操纵器装置104相关的一个或更多个传感器的通信。宽泛类型的适当的连接可被用于促进与装置(104、108和110)的通信，例如为直接网络连接、局域网连接、广域网连接、因特网连接、蓝牙使能连接(由BLUETOOTH SIG公司拥有的商标)、射频网络连接、蜂窝网络连接、任何适当的有线连接、任何适当的无线连接和/或连接的任何适当的组合。
继续参照图1，至少一个控制器106可以是能够定位和钻削涡轮机孔部件的适当的处理器驱动装置。适当的控制器的例子可以包括但不限于专用电路、微控制器、微型计算机、个人计算机、服务器、其他计算装置等。控制器106可以包括任何数量的处理器，比如128，处理器便于计算机可读指令的执行以控制控制器106的操作。
除一个或更多个处理器128之外，控制器106可以包括一个或更多个存储装置116、一个或更多个输入/输出(“I/O”)接口130以及一个或更多个网络接口132。一个或更多个存储装置116或存储器可以是任何适当的存储装置，例如高速缓冲存储器、只读存储装置、随机存取存储装置、磁存储装置等等。一个或更多个存储装置116可以存储被控制器106利用的数据、可执行指令和/或各个程序模块，例如数据文件118、操作系统(OS)120。数据文件118可以包括与机器的操作相关的存储数据和与系统100相关的存储数据。在某些实施例中，数据文件118可以包括与比如为102的涡轮机部件相关的制造数据。
在本发明的某些实施例中，控制器106可以包括被执行的任何数量的软件应用，以便于控制器106的操作。软件应用可以包括能够由一个或更多个处理器128执行的计算机可读指令。计算机可读指令的执行可以形成便于定位和钻削涡轮机部件的封闭孔的专用计算机。作为软件应用的例子，控制器106可以包括操作系统120，操作系统120控制控制器106的一般操作并且便于另外的软件应用的执行。控制器106可以包括能够操作以确定钻削装置的位置和操作参数的钻削装置控制模块124。此外，控制器106可以包括能够操作以控制检查装置108的检查类型和操作参数的检查装置控制模块126。此外，控制器106可以包括能够操作以控制多轴操纵器模块的运动的多轴操纵器模块。在另一个实施例中，一个或更多个处理器128可被构造成操作计算机数控(CNC)机床。
一个或更多个I/O接口130可以便于至少一个控制器106，系统装置，比如为钻削装置、检查装置和其他元件，以及一个或更多个输入/输出装置，例如为通用串行总线端口、串行端口、磁盘驱动器、CD-ROM驱动器，和/或便于用户与控制器106交互作用的一个或更多个用户接口装置，比如为显示器、键盘、小键盘、鼠标、控制面板、触屏显示器、微电话等等之间的通信。一个或更多个I/O接口130可被用于接收或收集来自各种输入装置的数据和/或用户指令。所接收的数据可以按照本发明的各个实施例中的要求由控制器106进行处理和/或存储在一个或更多个存储装置116中。
根据需要，本发明的实施例可以包括具有多于或少于图1中示出的部件的系统。另外，系统100的某些部件可以组合在本发明的各个实施例中。仅通过举例来提供图1中示出的示例性系统100。许多其他的操作环境、系统结构和装置配置都是可能的。因此，本发明的实施例不应被解释为局限于任何特定的操作环境、系统结构或装置配置。
图2是利用定位和钻削算法进行孔判定的孔取向布局(hole orientationlayout)202的示例性实施例。在一个实施例中，检查装置，比如图1中的108，可以启动图像的捕获。每个孔位置可以通过扫描由检查装置108提供的用于与涡轮机部件一致的图像特征和与孔一致的图像特征之间的差别的数据来反复地确定。例如，当检查装置108是摄像机时，孔的存在可被限定为图像中的两个相邻的像素之间的百分比差别。
通过扫描来自检查装置108的数据确定的孔的存在可以与用于比如为图1中的102的涡轮机部件的之前存储的制造数据进行对比。在一个实施例中，可以通过在涡轮机部件上建立局部坐标系和原点202来进行孔的对比。每个孔204的位置可以基于极坐标系进行分类，其中，每个孔204与所建立的原点202具有径向距离206。该算法可以将距离206和由图像确定的连续的孔之间的角(θ)与来自涡轮机部件制造数据的孔图案进行对比；对比结果将产生缺失孔208的判定。在其他实施例中，算法将验证所确定的缺失孔208是根据制造数据不存在的孔。在另一个实施例中，算法可以执行另外的任务，包括：相对于局部建立的几何形状确定外层孔；以及保存孔对比以在比较涡轮机部件时用于将来分析。
在某些实施例中，算法可以通过检查涡轮机部件102的仅一部分启动孔的判定。作为该实施例的一部分，控制算法可以将涡轮机部件102再分成多个部分。这些部分可以通过建立涡轮机部件102或由制造数据建立的预定部分的几何对称来确定。一旦根据制造数据，孔位置已经确定并且进行钻削，则算法能够使多轴操纵器装置，比如图1中的104，运动至后续部分。这种工序可以继续，直到涡轮机部件的部分中的全部孔已被确定和钻削。
图3是用于示出用于定位和钻削燃气涡轮机部件的封闭孔的示例性方法的流程图。方法300可以利用比如为图1中的100的系统来执行。在图3的方法300中说明和示出的操作可以按照本发明的各个实施例中的要求以任何适当的顺序实施或执行。另外，在某些实施例中，可以并行地执行操作中的至少一部分。方法300可以在程序块302中开始，并且方法300可以包括接收与比如为图1中的102的燃气涡轮机部件中的一个或更多个孔相关的位置数据。在程序块304中，方法300可以包括接收来自与燃气涡轮机部件102相关的比如118的制造数据的预先限定的孔位置数据。在程序块306中，方法300可以包括至少部分地基于对比所接收的位置数据与预先限定的孔位置数据来确定至少一个缺失孔。在程序块308中，方法300可以包括利用多轴操纵器装置104定位燃气涡轮机部件102、检查装置108或钻削装置110，多轴操纵器装置104构造成关于/相对局部坐标系操纵以下装置中的至少一个：燃气涡轮机部件102、检查装置108或钻削装置110。在程序块310中，方法300可以包括对应于所确定的至少一个缺失孔在燃气涡轮机部件102中钻削至少一个孔。
在一个实施例中，接收与燃气涡轮机部件中的一个或更多个孔相关的位置数据可以包括接收来自摄像机、检测装置或成像装置中的至少一个的位置数据。在某些实施例中，接收来自与燃气涡轮机部件相关的制造数据的预先限定的孔位置数据可以包括接收或访问与燃气涡轮机部件相关的之前存储的制造数据。
在一个实施例中，燃气涡轮机部件可以包括具有一个或更多个孔的修理的燃气涡轮机部件，一个或更多个孔包括填充、遮蔽或覆盖一个或更多个孔的材料沉积物。在另一个实施例中，方法可以包括确定至少一个缺失孔，还包括利用至少一个算法以确定燃气涡轮机部件中的孔位置。
在一个实施例中，对应于至少一个缺失孔在燃气涡轮机部件中钻削至少一个孔可被重复，直到燃气涡轮机部件中的全部确定的缺失孔位置被钻削为止。在另一个实施例中，对应于至少一个缺失孔在燃气涡轮机部件中钻削至少一个孔可以包括利用以下方式中的至少一种：激光钻削、机械钻削、电子束钻削、水喷射或电子放电加工钻削。在本发明的其他示例实施例中，方法300可以包括比如上所述的操作更少或更多数量的操作，并且可以以与如上所述顺序不同的连续顺序执行。
如上参照根据本发明的示例实施例的系统、方法、设备和/或计算机程序产品的程序块和流程图说明了本发明。可以理解的是，方框图和流程图的一个或更多个程序块以及方框图和流程图中的程序块的组合分别能够通过计算机可执行程序指令来实现。同样地，根据本发明的一些实施例，方框图和流程图的一些程序块可能不必须以所提供的顺序执行，或者根本不必须执行。
这些计算机可执行程序指令可被加载到通用计算机、专用计算机、处理器或其他可编程数据处理设备上以产生特定的机器，使得在计算机、处理器或其他可编程数据处理设备上执行的指令产生用于执行在流程图程序块或多个程序块中指定的一个或更多个功能的装置。这些计算机程序指令也可以存储在能够指示计算机或其他可编程数据处理设备以特定的方式起作用的计算机可读存储器中，使得存储在计算机可读存储器中的指令产生包括执行在流程图程序块或多个程序块中指定的一个或更多个功能的指令装置的制品。作为例子，本发明的实施例可以提供计算机程序产品，包括其中固化有计算机可读程序代码或程序指令的计算机可用介质，所述计算机可读程序代码被执行以实现流程图程序块或多个程序块中指定的一个或更多个功能。计算机程序指令也可以加载在上计算机或其他可编程数据处理设备上，以使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列运算元素或步骤以产生计算机执行的过程，使得在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于执行在流程图程序块或多个程序块中指定的功能的元素或步骤。
因此，方框图和流程图的程序块支持用于执行指定功能的装置的组合、用于执行指定功能的元素或步骤的组合以及用于执行指定功能的程序指令装置。也可以理解，方框图和流程图中的每个程序块以及方框图和流程图中的程序块的组合能够通过执行指定功能、元素或步骤的专用的、基于硬件的计算机系统或者专用的硬件和计算机指令的组合来执行。
虽然已结合当前被认为是最实用的各个实施例对本发明进行了说明，但是可以理解，本发明不局限于所公开的实施例，而相反地，本发明旨在覆盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种变型和等同布置。
本说明书利用示例来公开本发明，包括最佳方式，并且还使得本领域技术人员能够实施本发明，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何结合的方法。本发明的可获得专利的范围限定在权利要求中，并且可以包括本领域技术人员想到的其他示例。这些其他示例如果具有并非不同于权利要求的字面语言的结构元件或者如果其包括与权利要求的字面语言无实质性区别的等同结构元件，则这些其他示例旨在落入权利要求的范围内。

Claims (12)

1.一种定位和钻削燃气涡轮机部件的方法，所述方法包括：
接收与燃气涡轮机部件中的一个或更多个孔相关的位置数据；
接收来自与所述燃气涡轮机部件相关的制造数据的预先限定的孔位置数据；
至少部分地基于对所接收的位置数据与所述预先限定的孔位置数据的对比来确定至少一个缺失孔；以及
对应于所确定的至少一个缺失孔在所述燃气涡轮机部件中钻削至少一个孔；
其中，确定所述至少一个缺失孔包括：(1)相对于所述燃气涡轮机部件上的原点确定连续的孔之间的角度，及(2)如果相对于所述原点所述一个或更多个孔之间的角度大于所述连续的孔之间的角度，则确定所述至少一个缺失的孔。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括利用多轴操纵器装置定位燃气涡轮机部件、检查装置或钻削装置，所述多轴操纵器装置构造成关于局部坐标系操纵所述燃气涡轮机部件、所述检查装置或所述钻削装置中的至少一个。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定至少一个缺失孔还包括利用至少一个算法来确定所述燃气涡轮机部件中的孔位置。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对应于所述至少一个缺失孔在所述燃气涡轮机部件中钻削至少一个孔还包括利用激光钻削、机械钻削、电子束钻削、水喷射或电子放电加工钻削中的至少一种。
5.一种用于定位和钻削燃气涡轮机部件的系统，所述系统包括：
检查装置，所述检查装置用于获取所述燃气涡轮机部件的孔位置数据；
钻削装置，所述钻削装置用于对应于所确定的至少一个缺失孔从所述燃气涡轮机部件去除材料；
多轴操纵器装置，所述多轴操纵器装置用于定位燃气涡轮机部件、检查装置或钻削装置；以及
至少一个处理器，所述至少一个处理器构造成：
接收与燃气涡轮机部件中的一个或更多个孔相关的位置数据；
接收来自与所述燃气涡轮机部件相关的制造数据的预先限定的孔位置数据；以及
至少部分地基于对比所接收的位置数据与所述预先限定的孔位置数据来确定至少一个缺失孔；
其中，确定所述至少一个缺失孔包括：(1)相对于所述燃气涡轮机部件上的原点确定连续的孔之间的角度，及(2)如果相对于所述原点所述一个或更多个孔之间的角度大于所述连续的孔之间的角度，则确定所述至少一个缺失的孔。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述燃气涡轮机部件包括具有一个或更多个孔的修理的燃气涡轮机部件，所述一个或更多个孔包括填充、遮蔽或覆盖所述一个或更多个孔的材料沉积物。
7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述多轴操纵器还能够操作以关于局部坐标系操纵所述燃气涡轮机部件、所述检查装置或钻削装置中的至少一个。
8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述检查装置包括至少一个摄像机以接收燃气涡轮机部件中的一个或更多个孔的图像。
9.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述制造数据包括与所述燃气涡轮机部件相关的接收的或之前访问的存储的制造数据。
10.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述至少一个处理器还被构造成利用至少一个算法确定至少一个缺失孔，以确定所述燃气涡轮机部件中的孔位置。
11.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，用于对应于所确定的至少一个缺失孔从所述燃气涡轮机部件去除材料的所述钻削装置还能够操作以重复钻削，直到所述燃气涡轮机部件中的全部确定的缺失孔位置被钻削。
12.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，用于对应于所确定的至少一个缺失孔从所述燃气涡轮机部件去除材料的所述钻削装置还包括利用激光钻削、机械钻削、电子束钻削、水喷射或电子放电加工钻削中的至少一种。
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