CN108562235B - 一种基于三维成像的轮机叶片冷却孔测量装置及测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于三维成像的轮机叶片冷却孔测量装置及测量方法，测量装置包括把柄、防滑纹、三维探测器、探头、无线信号收发器、计算机、鼠标、键盘、叶轮表面、冷却孔和测量针，所述把柄上设有防滑纹，在把柄的顶端安装有三维探测器，在三维探测器上安装有三个探头，且在三维探测器上设有无线信号收发器，所述三维探测器通过无线信号收发器与计算机连接，所述计算机和鼠标和键盘共同组成三维成像设备，所述三维探测器用于探测叶轮表面的冷却孔，在探测前，在冷却孔内安装测量针。本发明通过对燃气轮机叶片冷却孔进行三维建模来计算冷却孔的相关数据，在三维探测器精度足够的前提下，能够对冷却孔进行准确的测量。

Description

一种基于三维成像的轮机叶片冷却孔测量装置及测量方法
技术领域
本发明涉及一种测量方法，具体是一种基于三维成像的轮机叶片冷却孔测量装置及测量方法。
背景技术
燃气轮机的静叶片或动叶片常常在高温高压的条件下运行，并且这些叶片的各种尺寸对燃气轮机的良好运行极为重要。然而，由于这些叶片长期在几百乃至上千度的重负荷条件下运行，这些叶片会因磨损而发生尺寸改变。
目前在燃气轮机制造领域，燃气轮机叶片上的冷却孔的直径和角度是关键尺寸。燃气轮机叶片是不规则的曲面，冷却孔的直径小于1mm，与叶片表面成一定的的角度。目前，市场上的3坐标测量设备无法对其进行测量，也没有专门用来对此特征进行测量的设备和方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于三维成像的轮机叶片冷却孔测量装置及测量方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于三维成像的轮机叶片冷却孔测量装置及测量方法，测量装置包括把柄、防滑纹、三维探测器、探头、无线信号收发器、计算机、鼠标、键盘、叶轮表面、冷却孔和测量针，所述把柄上设有防滑纹，在把柄的顶端安装有三维探测器，在三维探测器上安装有三个探头，且在三维探测器上设有无线信号收发器，所述三维探测器通过无线信号收发器与计算机连接，所述计算机和与计算机连接的鼠标和键盘共同组成三维成像设备，所述三维探测器用于探测叶轮表面的冷却孔，在进行探测前，在冷却孔内安装测量针。
本发明实施例中，一种基于三维成像的燃气轮机叶片冷却孔测量方法，其具体步骤如下：
S1、测前准备：启动计算机，确保计算机与三维探测器连接通畅，将测量针插入叶轮表面的冷却孔。
S2、开始探测：使用三维探测器对冷却孔内插入测量针的叶轮表面进行探测。
S3、三维建模：根据三维探测器上的无线信号收发器传来的数据信号，计算机进行三维建模。
S4、数据分析：根据三维模型计算出冷却孔的包括孔径和角度在内的相关数据。
作为本发明进一步的方案：所述三维探测器上安装探头的一面为内凹式弧面，在弧面的底端安装有一个探头，在弧面的两端分别安装一个探头。
作为本发明再进一步的方案：所述探头为时差测距式激光探头，在探头的中心位置设有激光发射器，在激光发射器的周围设有激光信号接收器。
作为本发明再进一步的方案：所述计算机为一体机，在计算机内安装有三维建模软件，该三维建模软件具有配套的三维模型测量插件，所述计算机与鼠标和键盘无线连接。
作为本发明再进一步的方案：所述步骤S1中，测量针的外径与冷却孔的内径相同，且测量针垂直插入冷却孔内，即测量针的外壁与冷却孔的内壁相贴合，测量针的中心轴与冷却孔的中心轴重合。
作为本发明再进一步的方案：所述步骤S2中，三维探测器对冷却孔内插入测量针的叶轮表面进行全方位的非接触式探测。
作为本发明再进一步的方案：所述步骤S4中，在三维模型中以测量针的中心轴为基准轴，以垂直于基准轴且穿过冷却孔的平面为基准面1，以过基准轴且与叶轮表面垂直的平面为基准面2，冷却孔与基准面1相交的圆即为冷却孔直径，基准轴与基准面2和叶轮表面的交线之间的夹角为冷却孔与叶轮表面的夹角。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过对燃气轮机叶片冷却孔进行三维建模来计算冷却孔的相关数据，在三维探测器精度足够的前提下，能够对冷却孔进行准确的测量。
附图说明
图1为基于三维成像的轮机叶片冷却孔测量装置及测量方法中三维探测器的结构示意图。
图2为基于三维成像的轮机叶片冷却孔测量装置及测量方法中三维成像设备的结构示意图。
图3为基于三维成像的轮机叶片冷却孔测量装置及测量方法中燃气轮机的三维结构示意图。
图中：把柄1、防滑纹2、三维探测器3、探头4、无线信号收发器5、计算机6、鼠标7、键盘8、叶轮表面9、冷却孔10和测量针11。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1～3，本发明实施例中，一种基于三维成像的轮机叶片冷却孔测量装置及测量方法，测量装置包括把柄1、防滑纹2、三维探测器3、探头4、无线信号收发器5、计算机6、鼠标7、键盘8、叶轮表面9、冷却孔10和测量针11，所述把柄1上设有防滑纹2，在把柄1的顶端安装有三维探测器3，在三维探测器3上安装有三个探头4，且在三维探测器3上设有无线信号收发器5，所述三维探测器3通过无线信号收发器5与计算机6连接，所述计算机6和与计算机6连接的鼠标7和键盘8共同组成三维成像设备，所述三维探测器3用于探测叶轮表面9的冷却孔10，在进行探测前，在冷却孔10内安装测量针11。
本发明实施例中，一种基于三维成像的燃气轮机叶片冷却孔测量方法，其具体步骤如下：
S1、测前准备：启动计算机6，确保计算机6与三维探测器3连接通畅，将测量针11插入叶轮表面9的冷却孔10。
S2、开始探测：使用三维探测器3对冷却孔10内插入测量针11的叶轮表面9进行探测。
S3、三维建模：根据三维探测器3上的无线信号收发器5传来的数据信号，计算机6进行三维建模。
S4、数据分析：根据三维模型计算出冷却孔10的包括孔径和角度在内的相关数据。
本发明的工作原理是：
进行探测前，在冷却孔10内安装测量针11，使用三维探测器3对冷却孔10内插入测量针11的叶轮表面9进行全方位的非接触式探测。三维探测器3通过无线信号收发器5将测得的三维数据发送给计算机6，计算机6进行三维建模。
测量人员通过鼠标7和键盘8对三维建模软件进行指令输入，三维建模软件根据测量人员输入的指令对三维模型进行相关的操作，并根据三维建模软件内配套的三维模型测量插件对冷却孔10进行测量。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于三维成像的轮机叶片冷却孔测量装置，包括把柄(1)、防滑纹(2)、三维探测器(3)、探头(4)、无线信号收发器(5)、计算机(6)、鼠标(7)、键盘(8)、叶轮表面(9)、冷却孔(10)和测量针(11)，其特征在于，所述把柄(1)上设有防滑纹(2)，在把柄(1)的顶端安装有三维探测器(3)，在三维探测器(3)上安装有三个探头(4)，且在三维探测器(3)上设有无线信号收发器(5)，所述三维探测器(3)通过无线信号收发器(5)与计算机(6)连接，所述计算机(6)和与计算机(6)连接的鼠标(7)和键盘(8)共同组成三维成像设备，所述三维探测器(3)用于探测叶轮表面(9)的冷却孔(10)，在进行探测前，在冷却孔(10)内安装测量针(11)，其中，所述计算机(6)为一体机，在计算机(6)内安装有三维建模软件，该三维建模软件具有配套的三维模型测量插件，在所述三维模型中以所述测量针（11）的中心轴为基准轴，计算出所述冷却孔（10）的包括孔径和角度在内的相关数据，其中，以所述测量针(11)的中心轴为基准轴，以垂直于所述基准轴且穿过所述冷却孔(10)的平面为基准面1，以过所述基准轴且与所述叶轮表面(9)垂直的平面为基准面2，所述冷却孔(10)与基准面1相交的圆的直径即为所述冷却孔(10)直径，基准轴与基准面2和所述叶轮表面(9)的交线之间的夹角为所述冷却孔(10)与所述叶轮表面(9)的夹角；
所述三维探测器(3)上安装探头(4)的一面为内凹式弧面，在弧面的底端安装有一个探头(4)，在弧面的两端分别安装一个探头(4)，所述探头（4）为时差测距式激光探头，所述三维探测器(3)对所述冷却孔(10)内插入所述测量针(11)的所述叶轮表面(9)进行全方位的非接触式探测。
2.根据权利要求1所述的基于三维成像的轮机叶片冷却孔测量装置，其特征在于，在探头(4)的中心位置设有激光发射器，在激光发射器的周围设有激光信号接收器。
3.根据权利要求1所述的基于三维成像的轮机叶片冷却孔测量装置，其特征在于，所述计算机(6)与鼠标(7)和键盘(8)无线连接。
4.一种使用权利要求1所述测量装置的基于三维成像的轮机叶片冷却孔测量方法，其具体步骤如下：
S1.测前准备：启动计算机(6)，确保计算机(6)与三维探测器(3)连接通畅，将测量针(11)插入叶轮表面(9)的冷却孔(10)；
S2.开始探测：使用三维探测器(3)对冷却孔(10)内插入测量针(11)的叶轮表面(9)进行探测，所述三维探测器(3)对所述冷却孔(10)内插入所述测量针(11)的所述叶轮表面(9)进行全方位的非接触式探测；
S3.三维建模：根据三维探测器(3)上的无线信号收发器(5)传来的数据信号，计算机(6)进行三维建模；
S4.数据分析：根据三维模型计算出冷却孔(10)的包括孔径和角度在内的相关数据，其中，在三维模型中以测量针(11)的中心轴为基准轴，以垂直于基准轴且穿过冷却孔(10)的平面为基准面1，以过基准轴且与叶轮表面(9)垂直的平面为基准面2，所述冷却孔(10)与基准面1相交的圆的直径即为所述冷却孔(10)直径，基准轴与基准面2和所述叶轮表面(9)的交线之间的夹角为所述冷却孔(10)与所述叶轮表面(9)的夹角。
5.根据权利要求4所述的基于三维成像的轮机叶片冷却孔测量方法，其特征在于，所述步骤S1中，测量针(11)与冷却孔(10)间隙配合，且测量针(11)垂直插入冷却孔(10)内，即测量针(11)的外壁与冷却孔(10)的内壁相贴，测量针(11)的中心轴与冷却孔(10)的中心轴重合。
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