CN111174684B - 叶片加强边鼻锥宽度的检测系统及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种叶片金属加强边鼻锥宽度的检测系统以及检测方法。其中，所述检测系统包括绝缘检测体，所述绝缘检测体的外部设置有沿所述绝缘检测体延展方向分布的多个导电触点，所述导电触点可与宽度合格的金属加强边鼻锥内表面的对应位置接触；检测电路，包括所述导电触点，根据所述多个导电触点与金属加强边鼻锥内表面的接触，形成电路回路，并在所述电路回路产生检测信号并输出。以上检测系统以及检测方法至少具有检测过程简单、快速、可靠等优点。

Description

叶片加强边鼻锥宽度的检测系统及检测方法

技术领域

本发明涉及一种叶片金属加强边鼻锥宽度的检测系统及检测方法。

背景技术

风扇叶片是大涵道比民用航空发动机关键零件之一。前缘加强边(Leading Edge)是安装在风扇叶片主体前缘上用以提高叶片承受冲击和磨损能力的部件，其形状与叶片主体前缘互补，包覆在叶片主体前缘外表面，如图1、图2所示，加强边通过胶层粘结在风扇叶片前缘的压力面和吸力面两侧，加强边所示具有深“V”型空间曲面结构，横截面具有“C”形轮廓。复合材料风扇叶片的前缘加强边是一种深“V”型结构，在外物吸入过程中起到保护叶片复合材料本体的作用，同时为叶片提供一定刚度。其中，鼻锥(Leading edge nose)是前缘加强边在V型分叉前具有较大厚度的部分，位于加强边两个薄的侧翼前端交界处，鼻锥为加强边提供较高的刚度和起到重要的保护作用。

风扇叶片外型是复杂的空间曲面。因此，前缘加强边是一个深“V”型的空间曲面结构。为了将两者(加强边与复合材料本体)按照设计要求进行装配，需要对加强边提出极高的加工精度要求。另一方面，由于深“V”型结构，加强边的加工难度极大，特别是鼻锥的加工更加困难。鼻锥内表面通过胶层与复合材料本体前缘配合，其装配精度对于复合材料叶片性能有重大影响。因此，鼻锥宽度(鼻锥内表面与加强边前缘之间的距离，参见图2)是否满足设计要求成为判定前缘加强边是否合格的关键之一。

综上，本领域需要一种可以快速检查鼻锥宽度是否合格的检测系统以及检测方法。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种叶片加强边鼻锥宽度的检测系统。

本发明的一个目的是提供一种叶片加强边鼻锥宽度的检测方法。

根据本发明一个方面的一种叶片加强边鼻锥宽度的检测系统，包括绝缘检测体，所述绝缘检测体的外部设置有沿所述绝缘检测体延展方向分布的多个导电触点，所述导电触点可与宽度合格的金属加强边鼻锥内表面的对应位置接触；检测电路，包括所述多个导电触点，根据所述多个导电触点与金属加强边鼻锥内表面的接触，形成电路回路，并在所述电路回路产生检测信号并输出。

在所述检测系统的实施例中，所述检测电路还包括指示装置，可接收所述检测信号，通过所述检测信号的变化发出合格或不合格的指示信号。

在所述检测系统的实施例中，所述绝缘检测体包括绝缘检测段，所述绝缘检测段的外表面可与合格的金属加强边的内表面形状匹配，所述多个导电触点分布于所述绝缘检测段的外表面。

在所述检测系统的实施例中，所述绝缘检测段与待测金属加强边均具有基线或基点，进行检测时，两者的基线或基点对齐。

在所述检测系统的实施例中，所述多个导电触点的每一个与接收其输出对应的检测信号的指示装置串联构成独立的闭合回路，每个独立的闭合回路之间并联，以检测每一个导电触点对应的金属加强边位置的鼻锥宽度。

在所述检测系统的实施例中，所述多个导电触点输出的多个检测信号通过逻辑“与”门耦接，输出最终的检测信号至所述指示装置。

在所述检测系统的实施例中，所述多个导电触点的每一个与接收其输出对应的检测信号的指示装置串联构成一级电元件，任一所述一级电元件，与其余所述一级电元件并联形成的二级电元件串联。

根据本发明的另一方面的一种叶片加强边鼻锥宽度的检测方法，包括：

提供检测系统，包括：

绝缘检测体，所述绝缘检测体的外部设置有沿所述绝缘检测体延展方向分布的多个导电触点，所述导电触点可与宽度合格的金属加强边鼻锥内表面的对应位置接触；

检测电路，包括所述多个导电触点，根据所述多个导电触点与金属加强边鼻锥内表面的接触，形成电路回路，并在所述电路回路产生检测信号并输出；

将绝缘检测体伸入金属加强边内表面，根据多个导电触点与对应位置接触情况输出的检测信号，判断金属加强边鼻锥宽度是否合格。

在所述检测方法的实施例中，所述检测系统还包括指示装置，可接收所述检测信号，通过所述检测信号的变化发出合格或不合格的指示信号；

所述多个导电触点的每一个与接收其输出对应的检测信号的指示装置串联构成独立的闭合回路；

所述判断金属加强边鼻锥宽度是否合格的步骤包括：

当所有导电触点与金属加强边的鼻锥内表面接触，独立的闭合回路均导通，对应的指示装置均输出表示合格的指示信号，则表示鼻锥宽度合格；

当任意一处导电触点与金属加强边的鼻锥内表面未接触，则该处的闭合回路发生断路，对应的指示装置输出表示不合格的指示信号，则表示该处的鼻锥宽度不合格。

在所述检测方法的实施例中，所述检测系统还包括指示装置，可接收所述检测信号，通过所述检测信号的变化发出合格或不合格的指示信号；

所述多个导电触点输出的多个检测信号通过逻辑“与”门耦接，最终输出的检测信号至所述指示装置；

所述判断金属加强边鼻锥宽度是否合格的步骤包括：

当指示装置输出表示合格的指示信号，则表示加强边鼻锥宽度合格；

当指示装置输出表示不合格的指示信号，则表示待测金属加强边中至少存在一处鼻锥宽度不合格的位置。

本发明的进步效果至少包括下列之一：

1.测量一次，检测金属加强边延展方向上任意多个位置的鼻锥宽度加工尺寸，根据实际检测需要，灵活增减检测位置的数量；

2.无需对电流信号进行分析和测量(如波形、电压变化等)，检测过程简单、快速、可靠；

3.解决了批量化生产过程中快速质量检测问题；

4.能够定位加工超差的具体位置。

附图说明

本发明的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：

图1是复合材料风扇叶片的结构示意图。

图2是根据图1中风扇叶片的叶尖的A处的局部放大剖视图。

图3是检测系统的第一实施例的结构示意图。

图4是检测系统的第二实施例的结构示意图。

图5是检测系统的第三实施例的结构示意图。

具体实施方式

下述公开了多种不同的实施所述的主题技术方案的实施方式或者实施例。为简化公开内容，下面描述了各元件和排列的具体实例，当然，这些仅仅为例子而已，并非是对本发明的保护范围进行限制。例如在说明书中随后记载的第一特征在第二特征上方或者上面形成，可以包括第一和第二特征通过直接联系的方式形成的实施方式，也可包括在第一和第二特征之间形成附加特征的实施方式，从而第一和第二特征之间可以不直接联系。另外，这些公开内容中可能会在不同的例子中重复附图标记和/或字母。该重复是为了简要和清楚，其本身不表示要讨论的各实施方式和/或结构间的关系。进一步地，当第一元件是用与第二元件相连或结合的方式描述的，该说明包括第一和第二元件直接相连或彼此结合的实施方式，也包括采用一个或多个其他介入元件加入使第一和第二元件间接地相连或彼此结合。

另外，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此也不能理解为对本发明保护范围的限制。

同时，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。但本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

如图1所示，本说明书的风扇叶片以复合材料风扇叶片为例，其包括前缘加强边2、尾缘加强边3、叶尖加强边4、叶面5以及榫头6。

如图2所示，前缘加强边2(Leading Edge)指的是安装在风扇叶片主体前缘上用以提高叶片承受冲击和磨损能力的部件，其形状与叶片主体前缘互补，包覆在叶片主体前缘外表面，具有深“V”型空间曲面结构，横截面具有“C”形轮廓，前缘加强边2可以通过机加等方式加工而成。连接前缘加强边2与复合材料本体210通过复合材料本体前缘的胶层连接。前缘加强边2包括压力面、吸力面以及鼻锥14。鼻锥14(Leading edge nose)指的是前缘加强边2在V型分叉前具有较大厚度的部分，位于前缘加强边2的两个薄侧翼前端交界处。鼻锥宽度100是指鼻锥内表面15和加强边前缘16之间的距离。由于鼻锥内表面15和加强边前缘外轮廓面16是空间曲面，所以鼻锥宽度100沿叶片高度方向即前缘加强边2的延展方向呈现复杂的变化。

第一实施例

如图3所示，在检测系统的第一实施例中，检测金属加强边鼻锥宽的检测系统包括绝缘的检测体20以及检测电路。检测体20为绝缘体，其材料可以是较高刚度的绝缘材料，如工程塑料、木材等，但不以此为限定。检测体20的形状可以根据金属加强边的标准形状加工得到。检测体20的外部设置有沿检测体20延展方向分布的多个导电触点23，导电触点23可与宽度合格的金属加强边鼻锥内表面15的对应位置接触。检测体20的具体结构可以是，检测体20中至少包括一段外表面与待测金属加强边的内表面形状匹配的绝缘检测段，在第一实施例中，上述绝缘检测段为按照金属加强边鼻锥内表面15的设计尺寸和形状加工的绝缘检测体前缘21。多个导电触点23分布于绝缘检测段的外表面。绝缘检测段还设置有基准线或点22，测量时绝缘检测段的基准线22与金属加强边的基准线或点19重合，以保证测量时两者的基准对齐，如此可以精确地将金属加强边2中需要进行鼻锥宽度100测量的待测点与多个导电触点23的位置分别一一对应。在测量过程中，根据实际测量的需要选取待测点的位置以及数目，一般选择在加工误差较大的点。导电触点23的具体结构可以是在绝缘检测体前缘21对应位置安装的金属材料做成的片、珠、柱，或其它形式的具体结构。另外，测量时，检测体20本身应可以插入深“V”型的加强边2内，使检测体前缘21可以与鼻锥内表面15实现贴合，以最大限度地减小测量误差。

继续参考图3，箭头方向代表电路回路的电流方向。在形成的电路回路中，包括多个导电触点23以及金属加强边鼻锥内表面15，根据两者的接触情况，在电路回路中产生检测信号并输出。在第一实施例中，触点23通过检测体20内部的导电线24与检测体20外的电源25电连接，电源规格采用人体安全电压和电流，推荐采用直流电源，电压12V，电路中电流小于10mA。检测电路还包括可接收上述检测信号指示装置，指示装置可以是指示灯22，例如低电压、低功耗的LED灯。在第一实施例中，多个导电触点23的每一个与接收其输出对应的检测信号的指示灯22串联构成独立的闭合回路，每个独立的闭合回路之间并联，以检测每一个导电触点23对应的待测位置的金属加强边位置的鼻锥宽度100是否合格。

具体而言，检测时，将固定好的前缘加强边2通过导电线24与电源25连接，然后将检测体20插入加强边2内，确保检测体的基准线或点22与加强边的基准线或点19重合。在确保上述基准对齐后，使检测体前缘21与鼻锥内表面15尽可能贴合。当某盏指示灯22亮起时，说明对应检测位置上的导电触点23与鼻锥内表面15接触上，即指示灯22发出了表示合格的指示信号；当所有指示灯22全部点亮，即所有指示灯22均发出了表示合格的指示信号，说明加强边鼻锥内表面15在所有待检测的关键截面上都与检测体前缘21完好贴合，证明在这些截面上鼻锥宽度100满足设计要求。当任意一处导电触点23与金属加强边未接触，则该处的闭合回路发生断路，对应的指示灯22不亮，即指示灯22输出表示不合格的指示信号，表示该处的鼻锥宽度不合格。

由于每个导电触点23与指示灯22串联构成的独立的闭合回路之间彼此并联，因此该电路的优点在于可以通过某个闭合回路的指示灯22发出的信号判断该闭合回路处的鼻锥宽度100是否合格，快速找出不合格的待测点。

第二实施例

第二实施例中，与第一实施例相同的部分不再赘述。

如图4所示，与第一实施例相比，第二实施例的多个导电触点23的每一个与接收其输出对应的检测信号的指示灯22串联，构成一组一级电元件，上述任意一组一级电元件，与其余的一级电元件并联形成的二级电元件串联，在合上开关30后，如果两个或两个以上的导电触点23与鼻锥内表面15贴合，外部电源25通过导电线24形成了闭合电路，对应的指示灯22才会点亮。电阻29的作用主要是防止短路。与第一实施例相比，第二实施例采用的电路的特点是只有两个或两个以上的导电触点23与鼻锥内表面15贴合后，对应的指示灯22才会点亮，发出合格的指示信号。

第三实施例

第三实施例中，与第一实施例相同的部分不再赘述。

如图5所示，电路完全安装于检测体20内。多个导电触点23输出的多个检测信号通过逻辑“与”门28耦接，输出最终的检测信号至指示灯22。

具体工作原理如下：只有当第1/2/3个检测点的触点23都与鼻锥内表面15贴合后，第一个逻辑“与”门28的输出端输出一个高电压信号，作为下一个逻辑“与”门28的一个输入信号；另一个输入信号来自于第4个检测点。依次类推，一直到最后一个逻辑“与”门28的两个输入信号都是高电压状态时，指示灯22点亮。此时，说明整个加强边的鼻锥宽度在所有检测截面上都是合格。即当指示灯22输出表示合格的指示信号，则表示加强边鼻锥宽度100合格；当指示灯22输出表示不合格的指示信号，则表示金属加强边2中至少存在一处鼻锥宽度不合格。该电路所需的指示灯数量少，并且容易将电路集成至检测体20内，可以快速判断待测金属加强边2是否合格。但与第一实施例的检测系统相比，其只能检测整个加强边的鼻锥宽度100是否合格，而不能定位鼻锥宽度不合格的截面位置。

尽管为使解释简单化将上述方法图示并描述为一系列动作，但是应理解并领会，这些步骤不受动作的次序所限，因为根据一个或多个实施例，一些动作可按不同次序发生和/或与来自本文中图示和描述或本文中未图示和描述但本领域技术人员可以理解的其他动作并发地发生。

综上，采用上述实施例的检测系统以及检测方法的有益效果至少包括下列之一：

(1)提供了一种随型式、接触式检测装备，能够检查深“V”型空间曲面内部结构质量，不受空间曲面复杂程度约束，解决了批量化生产过程中快速质量检测问题，无需对电流信号进行分析和测量(如波形、电压变化等)，检测过程简单、快速、可靠；

(2)测量一次，理论上可以检测任意多个截面上的加工尺寸，易于根据实际的测量精度需要调整检测界面的数量；

(3)能够精确定位加工不合格的具体位置。

本发明虽然以上述实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本发明权利要求所界定的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种叶片金属加强边鼻锥宽度的检测系统，加强边形状与叶片主体前缘互补，具有“V”型空间曲面结构，加强边包括压力面、吸力面以及鼻锥，鼻锥是指加强边在V型分叉前具有较大厚度的部分，位于加强边的两个薄侧翼前端交界处，鼻锥宽度是指鼻锥内表面和加强边前缘之间的距离，鼻锥宽度沿加强边的延展方向变化，其特征在于，包括：

绝缘检测体，所述绝缘检测体的外部设置有沿所述绝缘检测体延展方向分布的多个导电触点，所述多个导电触点能够与宽度合格的金属加强边鼻锥内表面的多个鼻锥宽度位置一一对应；

检测电路，包括所述多个导电触点，所述多个导电触点分别通过导线与所述绝缘检测体外的电源电连接，所述金属加强边通过导线与所述电源连接，根据所述多个导电触点与金属加强边鼻锥内表面的接触情况，形成电路回路，在所述电路回路产生检测信号并输出。

2.如权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述检测电路还包括指示装置，能够接收所述检测信号，通过所述检测信号的变化发出合格或不合格的指示信号。

3.如权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述绝缘检测体包括绝缘检测段，所述绝缘检测段的外表面与合格的金属加强边的内表面形状匹配，所述多个导电触点分布于所述绝缘检测段的外表面。

4.如权利要求3所述的检测系统，其特征在于，所述绝缘检测段与待测金属加强边均具有基线或基点，进行检测时，两者的基线或基点对齐。

5.如权利要求2所述的检测系统，其特征在于，所述多个导电触点的每一个与接收其输出对应的检测信号的指示装置串联构成独立的闭合回路，每个独立的闭合回路之间并联，以检测每一个导电触点对应的金属加强边位置的鼻锥宽度。

6.如权利要求2所述的检测系统，其特征在于，所述多个导电触点输出的多个检测信号通过逻辑“与”门耦接，输出最终的检测信号至所述指示装置。

7.如权利要求2所述的检测系统，其特征在于，所述多个导电触点的每一个与接收其输出对应的检测信号的指示装置串联构成一级电元件，任一所述一级电元件，与其余所述一级电元件并联形成的二级电元件串联。

8.一种叶片金属加强边鼻锥宽度的检测方法，该检测方法使用权利要求1所述的叶片金属加强边鼻锥宽度的检测系统，其特征在于，

将绝缘检测体插入金属加强边鼻锥内表面，根据多个导电触点与对应位置接触情况输出的检测信号，判断金属加强边鼻锥宽度是否合格。

9.如权利要求8所述的检测方法，其特征在于，

所述检测系统还包括指示装置，能够接收所述检测信号，通过所述检测信号的变化发出合格或不合格的指示信号；

所述多个导电触点的每一个与接收其输出对应的检测信号的指示装置串联构成独立的闭合回路；

所述判断金属加强边鼻锥宽度是否合格的步骤包括：

当所有导电触点与金属加强边的鼻锥内表面接触，独立的闭合回路均导通，对应的指示装置均输出表示合格的指示信号，则表示鼻锥宽度合格；

当任意一处导电触点与金属加强边的鼻锥内表面未接触，则该处的闭合回路发生断路，对应的指示装置输出表示不合格的指示信号，则表示该处的鼻锥宽度不合格。

10.如权利要求8所述的检测方法，其特征在于，

所述检测系统还包括指示装置，能够接收所述检测信号，通过所述检测信号的变化发出合格或不合格的指示信号；

所述多个导电触点输出的多个检测信号通过逻辑“与”门耦接，最终输出的检测信号至所述指示装置；

所述判断金属加强边鼻锥宽度是否合格的步骤包括：

当指示装置输出表示合格的指示信号，则表示加强边鼻锥宽度合格；

当指示装置输出表示不合格的指示信号，则表示待测金属加强边中至少存在一处鼻锥宽度不合格的位置。

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