CN105526881A - 基于三维光栅扫描的叶片自动化检测装置及其检测方法 - Google Patents

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殷鸣
陈俊宇
向召伟
邓珍波
殷国富
吴冰洁
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    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
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Abstract

本发明公开了基于三维光学基于三维光栅扫描的叶片自动化检测装置及其检测方法包括运动控制部件以及扫描仪竖直运动部件、扫描仪旋转运动部件、工件旋转运动部件。采用基于PC-PCI运动控制卡控制各个运动部件按照指定的轨迹进行运动；所述的扫描仪竖直运动部件安装在基座上，部件上有可沿竖直方向滑动的滑动板，实现扫描仪在竖直方向的运动；所述扫描仪旋转运动部件安装在扫描仪竖直运动部件的连接板上，上面设有带动扫描仪旋转的连杆；所述工件旋转运动部件上有固定工件的电磁吸盘，带动工件旋转运动，从而保证能够扫描出完成的工件三维模型数据。

Description

基于三维光栅扫描的叶片自动化检测装置及其检测方法
技术领域
本发明涉及非接触式三维光学检测领域，具体涉及基于三维光栅扫描的叶片自动化检测装置及其检测方法。
背景技术
三维光栅扫描是采用摄影测量、光栅测量，数字图像处理等技术，在扫描过程中根据定位标点来建立测量坐标系，通过拍摄多幅画面的方式获取零件三维模型。采集到的三维模型数据通过与设计模型进行对比分析，从而实现零件尺寸检测。而汽轮机叶片形状复杂，采用三维光栅扫描的检测可以准确、快速的实现叶片整体尺寸的检测。
目前采用三维光栅扫描仪对汽轮机叶片进行检测存在以下问题：
（1）三维光栅扫描通过定位标定点来获取汽轮机叶片三维模型数据，在扫描过程中需要在叶片上贴定位标点。因此不同定位标点的贴定方式会对叶片检测精度造成影响。同时针对叶片批量化检测，需要对每件叶片进行贴定位标定，增加了检测时间，降低了检测效率。
（2）在叶片扫描过程中需要多次扫描其不同位置，通过定位标定点来获取三维模型数据，采用扫描仪所配置的检测平台需要手动不断调整零件和测量头位置进行扫描。这样增加了检测时间，同时针对同种零件检测精度和效果受人为因素影响较大，很难实现批量化、标准化检测要求。
发明内容
为了克服上述三维光栅扫描仪检测过程的不足，本发明目的在于提供一种自动化检测装置及其检测方法，在提高三维光栅扫描仪检测效率的同时，提高检测精度，实现叶片批量化检测。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案是：基于三维光栅扫描的叶片自动化检测装置包括运动控制部件以及扫描仪竖直运动部件、扫描仪旋转运动部件、工件旋转运动部件。采用基于PC-PCI运动控制卡控制各个运动部件按照指定的轨迹进行运动；所述的扫描仪竖直运动部件安装在基座上，部件上有可沿竖直方向滑动的滑动板，实现扫描仪在竖直方向的运动；所述扫描仪旋转运动部件安装在扫描仪竖直运动部件的连接板上，上面设有带动扫描仪旋转的连杆；所述工件旋转运动部件上有固定工件的电磁吸盘，带动工件旋转运动，从而保证能够扫描出完成的工件三维模型数据。
所述扫描仪竖直运动部件包括直线模组步进电机，其安装在皮带直线模组上，带动皮带直线模组的皮带移动，直线模组皮带上固定有滑动板可随着皮带移动而实现竖直运动，滑动板上安装有连接板随其实现直线运动。
所述扫描仪旋转运动部件包括安装在连接板上的伺服电机机座，伺服电机安装在机座上，联轴器连接伺服电机和转动轴，采用两个轴承座固定转动轴，转动轴和连杆之间采用键联接保证不出现圆周滑动，连杆另一端与扫描仪连接板连接，扫描仪连接板上固定有与扫描仪连接的转动球头仪，转动球头仪与扫描仪固定在一起，在扫描过程中可以手动调整球头仪保证测量头与工件保持合理的扫描角度。
所述工件旋转运动部件包括放在检测平台上的旋转平台，旋转平台与旋转步进电机连接，在旋转平台上固定有电磁吸盘，在电磁吸盘上有加工孔固定贴定位标点的定位夹具，根据不同的叶片大小和高度可设计不同的定位夹具，保证扫描精度。
所述运动控制组件包括人机交互界面，与人机交互界面进行信号通信的基于PC+PCI的运动控制卡，基于PC+PCI的运动控制卡发出脉冲信号给直线模组步进电机驱动器、伺服电机驱动器、旋转电机驱动器。经过细分调节三个驱动器分别将脉冲信号发送到直线模组步进电机、伺服电机、旋转电机实现三种不同的运动。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明局部结构示意图。
图3是运动控制示意图。
图中标记：1直线模组步进电机，2基座，3皮带直线模组，4滑动板，5连接板，6伺服电机，7伺服电机机座，8联轴器，9轴承座，10旋转轴，11机械限位器，12连杆，13扫描仪连接板，14球头仪，15扫描仪，16工件，17定位夹具，18电磁吸盘，19选择平台，20旋转电机，21检测平台，22人机交互界面，23基于PC+PCI的运动控制卡，24直线模组步进电机驱动器，25伺服电机驱动器，26旋转电机驱动器。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步的详细说明。
参照图1和图2，基于三维光栅扫描的叶片自动化检测装置及其检测方法包括运动控制部件以及扫描仪竖直运动部件、扫描仪旋转运动部件、工件旋转运动部件。采用基于PC-PCI运动控制卡(23)控制各个运动部件按照指定的轨迹进行运动；所述的扫描仪竖直运动部件安装在基座(2)上，部件上有可沿竖直方向滑动的滑动板（4），实现扫描仪在竖直方向的运动；所述扫描仪旋转运动部件安装在扫描仪竖直运动部件的连接板（5）上，上面设有带动扫描仪旋转的连杆(12)；所述工件旋转运动部件上有固定工件的电磁吸盘(18)，带动工件(16)旋转运动，从而保证能够扫描出完成的工件三维模型数据。
参照图1和图2，所述扫描仪竖直运动部件包括直线模组步进电机(1)，其安装在皮带直线模组(3)上，带动皮带移动，直线模组皮带上固定有滑动板(4)可随着皮带移动而实现竖直运动，滑动板(4)上安装有连接板(5)随其实现直线运动。
参照图1和图2，所述扫描仪旋转运动部件包括安装在连接板(5)上的伺服电机机座(7)，伺服电机(6)安装在机座(7)上，联轴器(8)连接伺服电机(6)和转动轴(10)，采用两个轴承座(9)固定转动轴(10)，用机械限位器(11)限制连杆(12)的最大转动角度，避免扫描仪(15)与皮带直线模组(3)发生碰撞，转动轴(10)和连杆(12)之间采用键联接保证不出现圆周滑动，连杆(12)另一端与扫描仪连接板(13)连接，扫描仪连接板(13)上固定有与扫描仪(15)连接的转动球头仪(14)，转动球头仪(14)与扫描仪(15)固定在一起，在扫描过程中可以手动调整球头仪(14)保证测量头与工件保持合理的扫描角度。
参照图1，所述工件旋转运动部件包括放在检测平台(21)上的旋转平台(19)，旋转平台(19)与旋转步进电机(20)连接，在旋转平台上固定有电磁吸盘(18)，在电磁吸盘(18)上有加工孔固定贴定位标点的定位夹具(17)，根据不同的叶片(16)大小和高度可设计不同的定位夹具(17)，保证扫描精度。
参照图3，所述运动控制组件包括人机交互界面(22)，与人机交互界面进行信号通信的基于PC+PCI的运动控制卡(23)，基于PC+PCI的运动控制卡(23)发出脉冲信号给直线模组步进电机驱动器(24)、伺服电机驱动器(25)、旋转电机驱动器(26)。经过细分调节三个驱动器分别将脉冲信号发送到直线模组步进电机(1)、伺服电机(6)、旋转电机(20)实现三种不同的运动完成叶片(16)的扫描。

Claims (6)

1.基于三维光栅扫描的叶片自动化检测装置及其检测方法，其主要特征为：运动控制部件以及扫描仪竖直运动部件、扫描仪旋转运动部件、工件旋转运动部件；采用基于PC-PCI运动控制卡(23)控制各个运动部件按照指定的轨迹进行运动；所述的扫描仪竖直运动部件安装在基座(2)上，部件上有可沿竖直方向滑动的滑动板（4），实现扫描仪在竖直方向的运动；所述扫描仪旋转运动部件安装在扫描仪竖直运动部件的连接板（5）上，上面设有带动扫描仪旋转的连杆(12)；所述工件旋转运动部件上有固定工件的电磁吸盘(18)，带动工件(16)旋转运动，从而保证能够扫描出完成的工件三维模型数据。
2.根据权利要求1，所述扫描仪竖直运动部件特征为：直线模组步进电机(1)，其安装在皮带直线模组(3)上，带动皮带移动，直线模组皮带上固定有滑动板(4)可随着皮带移动而实现竖直运动，滑动板(4)上安装有连接板(5)随其实现直线运动。
3.根据权利要求1，所述扫描仪旋转运动部件特征在于：包括安装在连接板(5)上的伺服电机机座(7)，伺服电机(6)安装在机座(7)上，联轴器(8)连接伺服电机(6)和转动轴(10)，采用两个轴承座(9)固定转动轴(10)，用机械限位器(11)限制连杆(12)的最大转动角度，避免扫描仪(15)与皮带直线模组(3)发生碰撞，转动轴(10)和连杆(12)之间采用键联接保证不出现圆周滑动，连杆(12)另一端与扫描仪连接板(13)连接，扫描仪连接板(13)上固定有与扫描仪(15)连接的转动球头仪(14)，转动球头仪(14)与扫描仪(15)固定在一起，在扫描过程中可以手动调整球头仪(14)保证测量头与工件保持合理的扫描角度。
4.根据权利要求1，所述工件旋转运动部件特征在于：包括放在检测平台(21)上的旋转平台(19)，旋转平台(19)与旋转步进电机(20)连接，在旋转平台上固定有电磁吸盘(18)，在电磁吸盘(18)上有加工孔固定贴定位标点的定位夹具(17)，根据不同的叶片(16)大小和高度可设计不同的定位夹具(17)，保证扫描精度。
5.根据权利要求1，所述运动控制组件特征在于：包括人机交互界面(22)，与人机交互界面进行信号通信的基于PC+PCI的运动控制卡(23)，基于PC+PCI的运动控制卡(23)发出脉冲信号给直线模组步进电机驱动器(24)、伺服电机驱动器(25)、旋转电机驱动器(26)。
6.根据权利要求1，经过细分调节三个驱动器分别将脉冲信号发送到直线模组步进电机(1)、伺服电机(6)、旋转电机(20)实现三种不同的运动完成叶片(16)的扫描。
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