CN113945164A - 一种直升机桨叶自动测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种直升机桨叶自动测量装置，属于制造业计量检测领域。本发明包括桨叶安装旋转组件、测量导向座组件、挠度测量组件、辅助支撑组件、扫描测量组件和数据采集及控制系统。桨叶安装旋转组件用于桨叶的定位安装与旋转；测量导向座组件用于挠度测量组件、扫描测量组件、辅助支撑组件的导向、支撑及通过齿轮齿条的运动驱动到达预设位置；辅助支撑组件用于桨叶的自动支撑，实现挠度测量时桨叶由支撑工况到自由工况的自动转化；扫描测量组件用于测量桨叶截面几何外形轮廓、前缘的数据。本发明能够实现截面几何轮廓、扭角、挥舞挠度、前缘直线度等参数非接触的测量，达到测量精度高、测量周期短、适应不同类型直升机桨叶自动测量的目标。

Description

一种直升机桨叶自动测量装置

技术领域

本发明属于制造业计量检测领域，涉及一种直升机桨叶自动测量装置，尤其涉及一种直接应用于直升机桨叶制造过程中的截面几何外形、扭角、挥舞挠度、前缘直线度等参数自动测量的装置。

背景技术

直升机桨叶采用剖面翼型，通过旋转产生支承直升机的升力和推动直升机运动的推进力，其截面几何外形、扭角、挥舞挠度、前缘直线度等参数直接决定了桨叶的气动性能，因此所有直升机桨叶制造完成后需要采用一定的检验手段确保以上参数满足设计要求。而目前应用到直升机桨叶测量的方案有两类，一类是基于传统样板及测高的方案，该方案采用将直升机桨叶安装到旋转台上，将直升机桨叶通过支撑平台在中间及桨尖进行辅助支撑，采用在导轨上安装带有T型测头的千分表，采用导向打表方式获取前缘直线度；采用样板配合塞规方式检验截面外形；采用样板配合水平仪方式实现扭角测量；采用高度尺方式测量挥舞挠度。该种方案存在的问题是采用样板检验桨叶翼型需要利用不同直径的塞规获取测量点的制造偏差，周期长，同时引入样板的制造装配误差，测量精度低；扭角测量同样采用样板引出到水平的方案，测量周期长，人员参与影响因素多。另一类则采用手持式扫描仪、区域扫描仪等高精度扫描仪器，通过扫描不同状态下的桨叶获取点云参数，再进人工截面参数获取工作，该种方案实现了直升机桨叶测量的数字化，但采用手持式扫描仪、区域扫描仪方案，人员引入误差难以控制，不同人数据处理结果差异大，人工扫描测量周期长，且挠度参数计算困难。

为解决现有直升机桨叶数字化测量水平低、测量精度低、测量周期长、人工干预影响因素大的问题，需要一种直升机桨叶自动测量装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种直升机桨叶自动测量装置，实现截面几何轮廓、扭角、挥舞挠度、前缘直线度等参数非接触的测量，本发明具有测量精度高、测量周期短的优点，且能够适应不同类型直升机桨叶自动测量。

本发明是通过下述技术方案实现的：

本发明公开的一种直升机桨叶自动测量装置，主要由桨叶安装旋转组件、测量导向座组件、挠度测量组件、辅助支撑组件、扫描测量组件和数据采集及控制系统组成。

所述的桨叶安装旋转组件用于安装直升机桨叶并实现桨叶的定位安装与旋转，到达桨叶测量工况位置；所述的测量导向座组件用于挠度测量组件、扫描测量组件、辅助支撑组件的导向、支撑，并通过齿轮齿条的运动驱动到达测量或支撑位置，提升测量的效率；所述的挠度测量组件用于桨叶挥舞挠度的测量；所述的辅助支撑组件用于前缘直线度测量时桨叶的自动支撑，实现挠度测量时桨叶由支撑工况到自由工况的自动转化；所述的扫描测量组件用于测量桨叶截面几何外形轮廓、前缘的数据，进而计算扭角、直线度等参量，提升测量的精度和效率；所述的数据采集及控制系统用于整个测量系统的测量数据的采集处理及运动控制。

所述的桨叶安装旋转组件主要由旋转支撑座、桨叶安装座、桨叶安装座连接盘、旋转测角传感器、大直径角接触轴承、精密旋转轴、小直径角接触轴承、连轴器、回转减速器、驱动电机、回转减速器安装盘组成。旋转支撑座安装在底座的端部用于通过角接触轴承安装精密旋转轴及驱动，实现桨叶的定位安装与旋转，到达桨叶测量工况位置。桨叶安装座通过桨叶安装座连接盘安装到精密旋转轴上，其上通过销孔与桨叶连接达到安装与定位目的。桨叶安装座连接盘用于连接桨叶安装座与精密旋转轴。旋转测角传感器安装在精密旋转轴上用于实现精密旋转轴精密角度的测量。大直径角接触轴承和小直径角接触轴承用于将精密旋转轴安装到旋转支撑座上并保证回转精度。精密旋转轴用于通过角接触轴承的导向，在回转减速器及驱动电机的驱动下带动桨叶安装座连接盘和桨叶安装座旋转，进而实现桨叶的回转导向和驱动。连轴器用于实现回转减速器和精密旋转轴的连接。回转减速器采用涡轮蜗杆结构保证通过连轴器连接轴回转后的自锁。驱动电机用于通过回转减速器为旋转轴提供驱动力。回转减速器安装盘用于固定回转减速器的固定端，达到承载回转力的及支撑回转减速器的目的。

所述的测量导向座组件主要由支撑调整座、底座、齿条、测量导向导轨、支撑导向导轨等零部件组成。支撑调整座安装在底座的底部，采用千斤顶或垫铁结构实现支撑调整的支撑与调平。底座用于安装测量导向导轨、支撑导向导轨、齿条、旋转支撑座及光栅尺是整套装置的基础。齿条安装在底座顶端的侧面，通过安装在扫描测量组件上的电机驱动齿轮提供扫描测量组件运动的动力。测量导向导轨安装在底座的顶面外侧，用于实现扫描测量组件和挠度测量组件的导向。支撑导向导轨安装在底座的顶面内侧，用于实现辅助支撑组件的导向。

所述的挠度测量组件主要由滑台、挠度测量传感器、高低支撑架组成。滑台用于安装导轨滑块及挠度传感器实现挠度测量传感器的导向。挠度测量传感器采用面结构光或激光位移传感器实现挠度测量位置三维数据的测量与采集。高低支撑架采用导轨导向升降梯形丝杠驱动V型槽实现桨叶尾端的支撑，用于桨叶旋转时的辅助支撑。

所述的辅助支撑组件主要由升降驱动电机及减速器、涡轮蜗杆升降机、升降机安装板、滑块安装支撑梁、导轨滑块安装台、升降滑块、升降筒、横向导轨、锁紧块、横向运动台、桨叶托板组成，用于桨叶水平状态进行前缘直线度测量时的自适应支撑，并实现挠度测量时桨叶由支撑工况到自由工况的自动转化。升降驱动电机及减速器用于提供升降筒的上下升降动力并通过安装在蜗杆上的绝对编码器实现高度的测量。涡轮蜗杆升降机用于采用涡轮蜗杆机构实现升降筒高低升降的同时，保证升降后的自锁。升降机安装板用于连接涡轮蜗杆升降机和滑块安装支撑梁。滑块安装支撑梁用于安装升降滑块，保证升降筒的升降平稳。升降筒用于在升降滑块的导向下，在涡轮蜗杆升降机的驱动下实现升降运动。横向导轨安装在升降筒的顶部，用于通过滑块安装横向运动台及桨叶托板，当桨叶落下时依靠桨叶重力实现桨叶托板及横向运动台在导轨的导向下的自适应调整，防止应力导致的桨叶变形影响前缘直线度的测量。锁紧块上为L型底部有腰子型通孔，通过螺钉与升级筒顶部的螺纹孔实现桨叶安装后的固定。

所述的扫描测量组件主要由驱动电机及齿轮、左侧安装框、截面几何轮廓测量传感器、左侧测量传感器安装架、测量传感器调整座、前缘轮廓测量传感器、精密位移台、位移台安装座、安装框连接梁、光栅尺、右侧测量传感器安装架、右侧安装框、扫描测量组件位移测量光栅读数头组成。驱动电机及齿轮用于与安装在底座顶端的侧面的齿条配合，为扫描测量组件运动提供动力。左侧安装框、右侧安装框顶部通过安装框连接梁固定连接，每个左侧安装框、右侧安装框底部均安装有导轨滑块，用于整个扫描测量组件的导向。精密位移台通过位移台安装座倒置安装在左侧安装框、右侧安装框内部，用于安装左侧测量传感器安装架、右侧测量传感器安装架，精密位移台的位移移动通过光栅尺测量，用于桨叶截面几何轮廓、扭角测量时通过位移台可测量的位移移动拓展截面几何轮廓测量的范围，适应不同类型桨叶的测量。截面几何轮廓测量传感器，通过测量传感器调整座安装在左侧测量传感器安装架、右侧测量传感器安装架上，用于采用非接触方案实现截面几何轮廓的测量。前缘轮廓测量传感器通过测量传感器调整座安装在左侧测量传感器安装架上，用于桨叶前缘数据的采集，实现桨叶水平状态下前缘数据的获取，进而得到前缘直线度参数。截面几何轮廓测量传感器均通过测量传感器调整座安装到左侧测量传感器安装架和右侧测量传感器安装架上，并通过测量传感器调整座将截面几何轮廓测量传感器调整到同一个截面内。扫描测量组件位移测量光栅读数头通过与安装在底座顶端的侧面的光栅尺配合实现扫描测量组件的位置测量。

所述的数据采集及控制系统主要由控制箱、控制器、数据采集单元、控制端子组成。

作为优选，所述桨叶安装旋转组件中的旋转测角传感器，通过中空绝对圆光栅与安装在旋转支撑座上的读数头配合实现旋转角度的测量，进而反馈给控制系统达到快速高精度旋转定位的目标。

作为优选，所述桨叶安装旋转组件中的桨叶安装座连接盘，前后设计有同轴的轴台，桨叶安装座、精密旋转轴均设计有精密定心孔，通过销孔配合实现与桨叶安装与精密旋转轴快速安装及定心，方便不同类型桨叶安装座的更换。

作为优选，所述挠度测量组件中的的挠度传感器，采用面结构光传感器，进而保证在挠度传感器不运动的情况下完成桨叶挠度数据的测量。

作为优选，所述测量导向座组件中的测量导向导轨、支撑导向导轨均采用双导轨，支撑导向导轨设在底座顶部中间，测量导向导轨设计在底座顶部外侧，辅助支撑组件运动与扫描测量组件运动互不干涉，实现辅助支撑组件支撑桨叶是进行桨叶前缘直线度测量的目标。

作为优选，所述扫描测量组件中的截面几何轮廓测量传感器，采用激光位移传感器，通过五组发射激光位于同一平面的激光位移传感器实现桨叶截面参数的同步测量，达到提升测量效率的目标。

作为优选，所述扫描测量组件中的前缘轮廓测量传感器，采用独立激光位移传感器，方便在辅助支撑组件支撑桨叶下进行桨叶前缘直线度测量的测量。

作为优选，所述扫描测量组件中的精密位移台采用倒置安装方案，台面下面安装左侧安装框、右侧安装框，进而保证辅助支撑组件支撑后，不与扫描测量组件运动干涉。

本发明公开的一种直升机桨叶自动测量装置的工作方法为：

扫描测量组件进行复位，并与挠度测量组件一起移动到测量导向座组件的左侧位置，桨叶安装旋转组件旋转至桨叶前缘直线度测量状态，辅助支撑组件移动到桨叶中间及桨叶叶尖工艺支撑位置，并升到预设的支撑高度。被测桨叶放置到两个辅助支撑件上后，再将桨叶根部移动到桨叶安装旋转组件中的桨叶安装座内，对齐孔位，再通过销定位实现桨叶安装。桨叶安装完成后，辅助支撑组件下移动，并脱离桨叶后再平行移动至标准支撑位置固定，并升至预设的支撑高度进行支撑，此时桨叶具备前缘直线度测量状态。扫描测量组件通过调整内部安装的精密位移台运动使得前缘轮廓测量传感器到达前缘测量位置后，在扫描测量组件在驱动电机的驱动下，在测量导向导轨导向下运动，数据采集及控制系统同时采集扫描测量组件中精密位移台上安装的光栅尺数据、前缘轮廓测量传感器数据、测量导向座组件光栅尺数据实现前缘三维点云数据的采集，再进行数据处理获取前缘直线度数据。

前缘直线度测量完成后，两个辅助支撑组件缓慢下移，使得桨叶处于自由状态，同时移动挠度测量组件到达测量工位，当桨叶达到静止状态后开始测量获取桨叶尖部三维数据，经过处理后获取桨叶挥舞挠度。

桨叶挥舞挠度测量完成后，移动移动挠度测量组件并升高高低支撑架使得V型槽支撑住叶尖的顶部辅助圆柱点到达预设位置后，桨叶安装旋转组件驱动电机驱动回转减速器带动精密旋转轴在旋转测角传感器的测角反馈下运动90°，进而带动桨叶进入到截面几何轮廓测量状态。此时扫描测量组件通过调整内部安装的精密位移台运动，使得截面几何轮廓测量传感器运动到桨叶测量位置后，在扫描测量组件在驱动电机的驱动下，在测量导向导轨导向下运动，数据采集及控制系统同时采集扫描测量组件中精密位移台上安装的光栅尺数据、几何轮廓测量传感器、测量导向座组件光栅尺数据实现桨叶轮廓测量位置三维点云数据的采集，再进行数据处理获取桨叶截面及桨叶扭角数据。

完成整个测量过程后，桨叶安装旋转组件驱动桨叶调平至水平状态，两个辅助支撑组件缓慢上移实现桨叶支撑后，扫描测量组件进行复位与挠度测量组件一起移动到测量导向座组件的左侧位置，取下桨叶安装定位销，取下桨叶完成桨叶的测量任务。

有益效果：

1、本发明公开的一种直升机桨叶自动测量装置，扫描测量组件的截面几何轮廓测量传感器，采用测量传感器调整座实现多组截面几何轮廓测量传感器发射激光的调平，形成封闭测量区域，利用精密位移台结合光栅尺数据拓展截面几何轮廓测量传感器测量范围，在扫描测量组件在驱动电机的驱动下，在测量导向导轨导向下运动，数据采集及控制系统同时采集扫描测量组件中精密位移台上安装的光栅尺数据、几何轮廓测量传感器、测量导向座组件光栅尺数据实现桨叶轮廓测量位置三维点云数据的快速采集，经过自动数据处理后获取桨叶截面及桨叶扭角数据，因此本发明能够实现不同型号桨叶外形几何轮廓尺寸及扭角的非接触快速测量，截面几何轮廓测量误差±0.05mm，解决桨叶截面几何轮廓及扭角需要样板及样板水平仪测量方案测量精度低测量周期长的问题。

2、本发明公开的一种直升机桨叶自动测量装置，扫描测量组件的前缘轮廓测量传感器采用一个精密激光位移传感器，利用精密位移台结合光栅尺数据拓展前缘轮廓测量传感器测量范围，在扫描测量组件在驱动电机的驱动下，在测量导向导轨导向下运动，数据采集及控制系统同时采集扫描测量组件中精密位移台上安装的光栅尺数据、前缘轮廓测量传感器数据、测量导向座组件光栅尺数据实现前缘三维点云数据的采集，经过自动数据处理后获取获取前缘直线度数据。，因此本发明能够实现不同型号桨叶前缘直线度的非接触快速测量，前缘直线度测量误差±0.05mm，解决桨叶前缘直线度采用T型测头的千分表测量的工装架设周期长的问题。

3、本发明公开的一种直升机桨叶自动测量装置，挠度测量组件采用挠度测量传感器实现挠度测量位置三维数据的测量与采集，提升当前挥舞挠度测量测高仪测量点找正效率。

4、本发明公开的一种直升机桨叶自动测量装置，采用桨叶安装旋转组件实现桨叶安装后的自动旋转；采用测量导向座组件实现测量导向座组件、挠度测量组件、辅助支撑组件的导向及独立运行而；采用辅助支撑组件配合挠度测量组件实现挠度的自动测量；采用辅助支撑组件配合扫描测量组件、测量导向座组件实现前缘直线度、几何轮廓尺寸和扭角的自动测量，提高测量的自动化水平和效率。

附图说明

图1是本发明的直升机桨叶自动测量装置总体构成图；

图2是本发明的桨叶安装旋转组件结构图；

图3是本发明的辅助支撑组件结构图；

图4是本发明的扫描测量组件结构图。

其中：1—桨叶安装旋转组件、2—测量导向座组件、3—挠度测量组件、4—辅助支撑组件、5—扫描测量组件、6—桨叶、101—旋转支撑座、102—桨叶安装座、103—桨叶安装座连接盘、104—旋转测角传感器、105—大直径角接触轴承、106—精密旋转轴、107—小直径角接触轴承、108—连轴器、109—回转减速器、110—驱动电机、111—回转减速器安装盘、201—支撑调整座、202—底座、203—齿条、204—测量导向导轨、205—支撑导向导轨、301—滑台、302—挠度测量传感器、303—高低支撑架、401—升降驱动电机及减速器、402—涡轮蜗杆升降机、403—升降机安装板、404—滑块安装支撑梁、405—导轨滑块安装台、406—升降滑块、407—升降筒、408—横向导轨、409—锁紧块、410—横向运动台、411—桨叶托板、501—驱动电机及齿轮、502—左侧安装框、503—截面几何轮廓测量传感器、504—左侧测量传感器安装架、505—测量传感器调整座、506—前缘轮廓测量传感器、507—精密位移台、508—位移台安装座、509—安装框连接梁、510—光栅尺、511—右侧测量传感器安装架、512—右侧安装框、513—扫描测量组件位移测量光栅读数头。

具体实施方式

以下结合附图和实施实例对本发明进一步说明。

参见附图1所示，本实施例公开的一种直升机桨叶自动测量装置主要由六部分组成，一是桨叶安装旋转组件1，二是测量导向座组件2，三是挠度测量组件3，四是辅助支撑组件4，五是扫描测量组件5，六是数据采集及控制系统。所述的桨叶安装旋转组件用于安装直升机桨叶并实现桨叶6的定位安装与旋转，到达桨叶测量工况位置；所述的测量导向座组件2用于挠度测量组件3、扫描测量组件5、辅助支撑组件4的导向、支撑及通过齿轮齿条的运动驱动到达测量或支撑位置，提升测量的效率；所述的挠度测量组件3用于桨叶挥舞挠度的测量；所述的辅助支撑组件4用于前缘直线度测量时桨叶6的自动支撑，实现挠度测量时桨叶6由支撑工况到自由工况的自动转化；所述的扫描测量组件5用于测量桨叶截面几何外形轮廓、前缘的数据，进而计算扭角、直线度等参量，提升测量的精度和效率；所述的数据采集及控制系统用于整个测量系统的测量数据的采集处理及运动控制。

参见附图1所示，所述的测量导向座组件2主要由支撑调整座201、底座202、齿条203、测量导向导轨204、支撑导向导轨205组成；支撑调整座201安装在底座202的底部，采用千斤顶或垫铁结构实现支撑调整的支撑与调平；底座202用于安装测量导向导轨204、支撑导向导轨205、齿条203、旋转支撑座101及光栅尺510是整套装置的基础；齿条203安装在底座202顶端的侧面，通过安装在扫描测量组件上的电机驱动齿轮提供扫描测量组件运动的动力；测量导向导轨204安装在底座202的顶面外侧，用于实现扫描测量组件和挠度测量组件的导向；支撑导向导轨205安装在底座202的顶面内侧，用于实现辅助支撑组件的导向。

参见附图1所示，所述的挠度测量组件3主要由滑台301、挠度测量传感器302、高低支撑架303组成；滑台301用于安装导轨滑块及挠度传感器实现挠度测量传感器302的导向；挠度测量传感器302采用面结构光或激光位移传感器实现挠度测量位置三维数据的测量与采集；高低支撑架303采用导轨导向升降梯形丝杠驱动V型槽实现桨叶尾端的支撑，用于桨叶旋转时的辅助支撑。

参见附图2所示，所述的桨叶安装旋转组件1主要由旋转支撑座101、桨叶安装座102、桨叶安装座连接盘103、旋转测角传感器104、大直径角接触轴承105、精密旋转轴106、小直径角接触轴承107、连轴器108、回转减速器109、驱动电机110、回转减速器安装盘111组成；旋转支撑座101安装在底座202的端部用于通过角接触轴承安装精密旋转轴106及驱动，实现桨叶的定位安装与旋转，到达桨叶测量工况位置；桨叶安装座102通过桨叶安装座连接盘103安装到精密旋转轴106上，其上通过销孔与桨叶连接达到安装与定位目的；桨叶安装座连接盘103用于连接桨叶安装座102与精密旋转轴106；旋转测角传感器104安装在精密旋转轴106上用于实现精密旋转轴106精密角度的测量；大直径角接触轴承105和小直径角接触轴承107用于将精密旋转轴106安装到旋转支撑座101上并保证回转精度；精密旋转轴106用于通过角接触轴承的导向，在回转减速器109及驱动电机110的驱动下带动桨叶安装座连接盘103和桨叶安装座102旋转，进而实现桨叶的回转导向和驱动；连轴器108用于实现回转减速器109和精密旋转轴106的连接；回转减速器109则采用涡轮蜗杆结构保证通过连轴器108连接轴回转后的自锁；驱动电机110用于通过回转减速器109为旋转轴提供驱动力；回转减速器安装盘111用于固定回转减速器109的固定端，达到承载回转力的及支撑回转减速器109的目的。

参见附图3所示，所述的辅助支撑组件4主要由升降驱动电机及减速器401、涡轮蜗杆升降机402、升降机安装板403、滑块安装支撑梁404、导轨滑块安装台405、升降滑块406、升降筒407、横向导轨408、锁紧块409、横向运动台410、桨叶托板411等零部件组成，用于桨叶水平状态进行前缘直线度测量时的自适应支撑，并实现挠度测量时桨叶由支撑工况到自由工况的自动转化；升降驱动电机及减速器401用于提供升降筒407的上下升降动力并通过安装在蜗杆上的绝对编码器实现高度的测量；涡轮蜗杆升降机402用于采用涡轮蜗杆机构实现升降筒407高低升降的同时，保证升降后的自锁；升降机安装板403用于连接涡轮蜗杆升降机402和滑块安装支撑梁404；滑块安装支撑梁404用于安装升降滑块406，保证升降筒407的升降平稳；升降筒407用于在升降滑块406的导向下，在涡轮蜗杆升降机402的驱动下实现升降运动；横向导轨408安装在升降筒407的顶部，用于通过滑块安装横向运动台410及桨叶托板411，当桨叶落下时依靠桨叶重力实现桨叶托板411及横向运动台410在导轨的导向下的自适应调整，防止应力导致的桨叶变形影响前缘直线度的测量；锁紧块409上为L型底部有腰子型通孔，通过螺钉与升级筒顶部的螺纹孔实现桨叶安装后的固定。

参见附图4所示，扫描测量组件5主要由驱动电机及齿轮501、左侧安装框502、截面几何轮廓测量传感器503、左侧测量传感器安装架504、测量传感器调整座505、前缘轮廓测量传感器506、精密位移台507、位移台安装座508、安装框连接梁509、光栅尺510、右侧测量传感器安装架511、右侧安装框512、扫描测量组件位移测量光栅读数头513组成；驱动电机及齿轮501用于与安装在底座202顶端的侧面的齿条203配合，为扫描测量组件运动提供动力；左侧安装框502、右侧安装框512顶部通过安装框连接梁509固定连接，每个左侧安装框502、右侧安装框512底部均安装有导轨滑块，用于整个扫描测量组件的导向；精密位移台507通过位移台安装座508倒置安装在左侧安装框502、右侧安装框512内部，用于安装左侧测量传感器安装架504、右侧测量传感器安装架511，精密位移台507的位移移动通过光栅尺510测量，用于桨叶截面几何轮廓、扭角测量时通过位移台可测量的位移移动拓展截面几何轮廓测量的范围，适应不同类型桨叶的测量；截面几何轮廓测量传感器503，通过测量传感器调整座505安装在左侧测量传感器安装架504、右侧测量传感器安装架511上，用于采用非接触方案实现截面几何轮廓的测量；前缘轮廓测量传感器506通过测量传感器调整座505安装在左侧测量传感器安装架504上，用于桨叶前缘数据的采集，实现桨叶水平状态下前缘数据的获取，进而得到前缘直线度参数；截面几何轮廓测量传感器503均通过测量传感器调整座505安装到左侧测量传感器安装架504和右侧测量传感器安装架511上，并通过测量传感器调整座505将截面几何轮廓测量传感器503调整到同一个截面内；扫描测量组件位移测量光栅读数头513通过与安装在底座202顶端的侧面的光栅尺510配合实现扫描测量组件的位置测量。

参见附图1所示，本实施例公开的一种直升机桨叶自动测量装置的工作方法为：

扫描测量组件5进行复位，并与挠度测量组件3一起移动到测量导向座组件2的左侧位置，桨叶安装旋转组件1旋转至桨叶6前缘直线度测量状态，辅助支撑组件4移动到桨叶6中间及桨叶6叶尖工艺支撑位置，并升到预设的支撑高度；被测桨叶6放置到两个辅助支撑件上后，再将桨叶6根部移动到桨叶安装旋转组件1中的桨叶安装座102内，对齐孔位，再通过销定位实现桨叶6安装；桨叶6安装完成后，辅助支撑组件4下移动，并脱离桨叶6后再平行移动支撑标准支撑位置固定，并升至并升到预设的支撑高度进行支撑，此时桨叶6具备前缘直线度测量状态；扫描测量组件5通过调整内部安装的精密位移台507运动使得前缘轮廓测量传感器506到达前缘测量位置后，在扫描测量组件5在驱动电机110的驱动下，在测量导向导轨408204导向下运动，数据采集及控制系统同时采集扫描测量组件5中精密位移台507上安装的光栅尺510数据、前缘轮廓测量传感器506数据、测量导向座组件2光栅尺510数据实现前缘三维点云数据的采集，再进行数据处理获取前缘直线度数据。

前缘直线度测量完成后，两个辅助支撑组件4缓慢下移，使得桨叶6处于自由状态，同时移动挠度测量组件3到达测量工位，当桨叶6达到静止状态后开始测量获取桨叶6尖部三维数据，经过处理后获取桨叶挥舞挠度。

桨叶6挥舞挠度测量完成后，移动移动挠度测量组件3并升高高低支撑架303使得V型槽支撑住叶尖的顶部辅助圆柱点到达预设位置后，桨叶安装旋转组件1驱动电机110驱动回转减速器109带动精密旋转轴106在旋转测角传感器104的测角反馈下运动90°，进而带动桨叶进入到截面几何轮廓测量状态；此时扫描测量组件5通过调整内部安装的精密位移台507运动，使得截面几何轮廓测量传感器503运动到桨叶6测量位置后，在扫描测量组件5在驱动电机110的驱动下，在测量导向导轨408204导向下运动，数据采集及控制系统同时采集扫描测量组件5中精密位移台507上安装的光栅尺510数据、几何轮廓测量传感器、测量导向座组件2光栅尺510数据实现桨叶轮廓测量位置三维点云数据的采集，再进行数据处理获取桨叶6截面及桨叶6扭角数据。

完成整个测量过程后，桨叶安装旋转组件1驱动桨叶调平至水平状态，两个辅助支撑组件4缓慢上移实现桨叶支撑后，扫描测量组件5进行复位与挠度测量组件3一起移动到测量导向座组件2的左侧位置，取下桨叶6安装定位销，取下桨叶6完成桨叶6的测量任务。

以上所述的具体描述，对发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种直升机桨叶自动测量装置，其特征在于：包括桨叶安装旋转组件(1)、测量导向座组件(2)、挠度测量组件(3)、辅助支撑组件(4)、扫描测量组件(5)、数据采集及控制系统；所述的桨叶安装旋转组件用于安装直升机桨叶并实现桨叶(6)的定位安装与旋转，到达桨叶测量工况位置；所述的测量导向座组件(2)用于挠度测量组件(3)、扫描测量组件(5)、辅助支撑组件(4)的导向、支撑及通过齿轮齿条(203)的运动驱动到达测量或支撑位置，提升测量的效率；所述的挠度测量组件(3)用于桨叶挥舞挠度的测量；所述的辅助支撑组件(4)用于前缘直线度测量时桨叶(6)的自动支撑，实现挠度测量时桨叶(6)由支撑工况到自由工况的自动转化；所述的扫描测量组件(5)用于测量桨叶截面几何外形轮廓、前缘的数据，进而计算扭角、直线度等参量，提升测量的精度和效率；所述的数据采集及控制系统用于整个测量系统测量数据的采集处理及运动控制。

2.如权利要求1所述的一种直升机桨叶自动测量装置，其特征在于：测量导向座组件(2)主要由支撑调整座(201)、底座(202)、齿条(203)、测量导向导轨(204)、支撑导向导轨(205)组成；支撑调整座(201)安装在底座(202)的底部，采用千斤顶或垫铁结构实现支撑调整的支撑与调平；底座(202)用于安装测量导向导轨(204)、支撑导向导轨(205)、齿条(203)、旋转支撑座(101)及光栅尺(510)是整套装置的基础；齿条(203)安装在底座(202)顶端的侧面，通过安装在扫描测量组件上的电机驱动齿轮提供扫描测量组件运动的动力；测量导向导轨(204)安装在底座(202)的顶面外侧，用于实现扫描测量组件和挠度测量组件的导向；支撑导向导轨(205)安装在底座(202)的顶面内侧，用于实现辅助支撑组件的导向。

3.如权利要求1所述的一种直升机桨叶自动测量装置，其特征在于：挠度测量组件(3)主要由滑台(301)、挠度测量传感器(302)、高低支撑架(303)组成；滑台(301)用于安装导轨滑块及挠度传感器实现挠度测量传感器(302)的导向；挠度测量传感器(302)采用面结构光或激光位移传感器实现挠度测量位置三维数据的测量与采集；高低支撑架(303)采用导轨导向升降梯形丝杠驱动V型槽实现桨叶尾端的支撑，用于桨叶旋转时的辅助支撑。

4.如权利要求1所述的一种直升机桨叶自动测量装置，其特征在于：桨叶安装旋转组件(1)主要由旋转支撑座(101)、桨叶安装座(102)、桨叶安装座连接盘(103)、旋转测角传感器(104)、大直径角接触轴承(105)、精密旋转轴(106)、小直径角接触轴承(107)、连轴器(108)、回转减速器(109)、驱动电机(110)、回转减速器安装盘(111)组成；旋转支撑座(101)安装在底座(202)的端部用于通过角接触轴承安装精密旋转轴(106)及驱动，实现桨叶的定位安装与旋转，到达桨叶测量工况位置；桨叶安装座(102)通过桨叶安装座连接盘(103)安装到精密旋转轴(106)上，其上通过销孔与桨叶连接达到安装与定位目的；桨叶安装座连接盘(103)用于连接桨叶安装座(102)与精密旋转轴(106)；旋转测角传感器(104)安装在精密旋转轴(106)上用于实现精密旋转轴(106)精密角度的测量；大直径角接触轴承(105)和小直径角接触轴承(107)用于将精密旋转轴(106)安装到旋转支撑座(101)上并保证回转精度；精密旋转轴(106)用于通过角接触轴承的导向，在回转减速器(109)及驱动电机(110)的驱动下带动桨叶安装座连接盘(103)和桨叶安装座(102)旋转，进而实现桨叶的回转导向和驱动；连轴器(108)用于实现回转减速器(109)和精密旋转轴(106)的连接；回转减速器(109)则采用涡轮蜗杆结构保证通过连轴器(108)连接轴回转后的自锁；驱动电机(110)用于通过回转减速器(109)为旋转轴提供驱动力；回转减速器安装盘(111)用于固定回转减速器(109)的固定端，达到承载回转力的及支撑回转减速器(109)的目的。

5.如权利要求1所述的一种直升机桨叶自动测量装置，其特征在于：辅助支撑组件(4)主要由升降驱动电机及减速器(401)、涡轮蜗杆升降机(402)、升降机安装板(403)、滑块安装支撑梁(404)、导轨滑块安装台(405)、升降滑块(406)、升降筒(407)、横向导轨(408)、锁紧块(409)、横向运动台(410)、桨叶托板(411)组成，用于桨叶水平状态进行前缘直线度测量时的自适应支撑，并实现挠度测量时桨叶由支撑工况到自由工况的自动转化；升降驱动电机及减速器(401)用于提供升降筒(407)的上下升降动力并通过安装在蜗杆上的绝对编码器实现高度的测量；涡轮蜗杆升降机(402)用于采用涡轮蜗杆机构实现升降筒(407)高低升降的同时，保证升降后的自锁；升降机安装板(403)用于连接涡轮蜗杆升降机(402)和滑块安装支撑梁(404)；滑块安装支撑梁(404)用于安装升降滑块(406)，保证升降筒(407)的升降平稳；升降筒(407)用于在升降滑块(406)的导向下，在涡轮蜗杆升降机(402)的驱动下实现升降运动；横向导轨(408)安装在升降筒(407)的顶部，用于通过滑块安装横向运动台(410)及桨叶托板(411)，当桨叶落下时依靠桨叶重力实现桨叶托板(411)及横向运动台(410)在导轨的导向下的自适应调整，防止应力导致的桨叶变形影响前缘直线度的测量；锁紧块(409)上为L型底部有腰子型通孔，通过螺钉与升级筒顶部的螺纹孔实现桨叶(6)安装后的固定。

6.如权利要求1所述的一种直升机桨叶自动测量装置，其特征在于：扫描测量组件(5)主要由驱动电机及齿轮(501)、左侧安装框(502)、截面几何轮廓测量传感器(503)、左侧测量传感器安装架(504)、测量传感器调整座(505)、前缘轮廓测量传感器(506)、精密位移台(507)、位移台安装座(508)、安装框连接梁(509)、光栅尺(510)、右侧测量传感器安装架(511)、右侧安装框(512)、扫描测量组件位移测量光栅读数头(513)组成；驱动电机及齿轮(501)用于与安装在底座(202)顶端的侧面的齿条(203)配合，为扫描测量组件运动提供动力；左侧安装框(502)、右侧安装框(512)顶部通过安装框连接梁(509)固定连接，每个左侧安装框(502)、右侧安装框(512)底部均安装有导轨滑块，用于整个扫描测量组件的导向；精密位移台(507)通过位移台安装座(508)倒置安装在左侧安装框(502)、右侧安装框(512)内部，用于安装左侧测量传感器安装架(504)、右侧测量传感器安装架(511)，精密位移台(507)的位移移动通过光栅尺(510)测量，用于桨叶截面几何轮廓、扭角测量时通过位移台可测量的位移移动拓展截面几何轮廓测量的范围，适应不同类型桨叶的测量；截面几何轮廓测量传感器(503)，通过测量传感器调整座(505)安装在左侧测量传感器安装架(504)、右侧测量传感器安装架(511)上，用于采用非接触方案实现截面几何轮廓的测量；前缘轮廓测量传感器(506)通过测量传感器调整座(505)安装在左侧测量传感器安装架(504)上，用于桨叶前缘数据的采集，实现桨叶水平状态下前缘数据的获取，进而得到前缘直线度参数；截面几何轮廓测量传感器(503)均通过测量传感器调整座(505)安装到左侧测量传感器安装架(504)和右侧测量传感器安装架(511)上，并通过测量传感器调整座(505)将截面几何轮廓测量传感器(503)调整到同一个截面内；扫描测量组件位移测量光栅读数头(513)通过与安装在底座(202)顶端的侧面的光栅尺(510)配合实现扫描测量组件的位置测量。

7.如权利要求1、2、3、4、5或6所述的一种直升机桨叶自动测量装置，其特征在于：所述桨叶安装旋转组件(1)中的旋转测角传感器，通过中空绝对圆光栅与安装在旋转支撑座(101)上的读数头配合实现旋转角度的测量，进而反馈给控制系统达到快速高精度旋转定位的目标；

所述桨叶安装旋转组件(1)中的桨叶安装座(102)连接盘，前后设有同轴的轴台，桨叶安装座(102)、精密旋转轴(106)均设有精密定心孔，通过销孔配合实现与桨叶(6)安装与精密旋转轴(106)快速安装及定心，方便不同类型桨叶(6)安装座的更换。

8.如权利要求7所述的一种直升机桨叶自动测量装置，其特征在于：

所述的数据采集及控制系统主要由控制箱、控制器、数据采集单元、控制端子组成；

所述挠度测量组件(3)中的的挠度测量传感器(302)，采用面结构光传感器，进而保证在挠度测量传感器(302)不运动的情况下完成桨叶挠度数据的测量；

所述测量导向座组件(2)中的测量导向导轨(204)、支撑导向导轨(205)均采用双导轨，支撑导向导轨(205)设在底座顶部中间，测量导向导轨(204)设计在底座顶部外侧，辅助支撑组件(4)运动与扫描测量组件(5)运动互不干涉，实现辅助支撑组件(4)支撑桨叶(6)是进行桨叶(6)前缘直线度测量的目标。

9.如权利要求8所述的一种直升机桨叶自动测量装置，其特征在于：

所述扫描测量组件(5)中的截面几何轮廓测量传感器采用激光位移传感器，通过五组发射激光位于同一平面的激光位移传感器实现桨叶(6)截面参数的同步测量，达到提升测量效率的目标；

所述扫描测量组件(5)中的前缘轮廓测量传感器(506)采用独立激光位移传感器，方便在辅助支撑组件(4)支撑桨叶下进行桨叶前缘直线度测量的测量；

所述扫描测量组件(5)中的精密位移台采用倒置安装，台面下面安装左侧安装框、右侧安装框，进而保证辅助支撑组件(5)支撑后，不与扫描测量组件运动干涉。

10.如权利要求9所述的一种直升机桨叶自动测量装置，其特征在于：工作方法为，

扫描测量组件(5)进行复位，并与挠度测量组件(3)一起移动到测量导向座组件(2)的左侧位置，桨叶安装旋转组件(1)旋转至桨叶(6)前缘直线度测量状态，辅助支撑组件(4)移动到桨叶(6)中间及桨叶(6)叶尖工艺支撑位置，并升到预设的支撑高度；被测桨叶(6)放置到两个辅助支撑件上后，再将桨叶(6)根部移动到桨叶安装旋转组件(1)中的桨叶安装座(102)内，对齐孔位，再通过销定位实现桨叶(6)安装；桨叶(6)安装完成后，辅助支撑组件(4)下移动，并脱离桨叶(6)后再平行移动支撑标准支撑位置固定，并升至并升到预设的支撑高度进行支撑，此时桨叶(6)具备前缘直线度测量状态；扫描测量组件(5)通过调整内部安装的精密位移台(507)运动使得前缘轮廓测量传感器(506)到达前缘测量位置后，在扫描测量组件(5)在驱动电机(110)的驱动下，在测量导向导轨(408)(204)导向下运动，数据采集及控制系统同时采集扫描测量组件(5)中精密位移台(507)上安装的光栅尺(510)数据、前缘轮廓测量传感器(506)数据、测量导向座组件(2)光栅尺(510)数据实现前缘三维点云数据的采集，再进行数据处理获取前缘直线度数据；

前缘直线度测量完成后，两个辅助支撑组件(4)缓慢下移，使得桨叶(6)处于自由状态，同时移动挠度测量组件(3)到达测量工位，当桨叶(6)达到静止状态后开始测量获取桨叶(6)尖部三维数据，经过处理后获取桨叶挥舞挠度；

桨叶(6)挥舞挠度测量完成后，移动移动挠度测量组件(3)并升高高低支撑架(303)使得V型槽支撑住叶尖的顶部辅助圆柱点到达预设位置后，桨叶安装旋转组件(1)驱动电机(110)驱动回转减速器(109)带动精密旋转轴(106)在旋转测角传感器(104)的测角反馈下运动90°，进而带动桨叶进入到截面几何轮廓测量状态；此时扫描测量组件(5)通过调整内部安装的精密位移台(507)运动，使得截面几何轮廓测量传感器(503)运动到桨叶(6)测量位置后，在扫描测量组件(5)在驱动电机(110)的驱动下，在测量导向导轨(408)(204)导向下运动，数据采集及控制系统同时采集扫描测量组件(5)中精密位移台(507)上安装的光栅尺(510)数据、几何轮廓测量传感器、测量导向座组件(2)光栅尺(510)数据实现桨叶轮廓测量位置三维点云数据的采集，再进行数据处理获取桨叶(6)截面及桨叶(6)扭角数据；

完成整个测量过程后，桨叶安装旋转组件(1)驱动桨叶调平至水平状态，两个辅助支撑组件(4)缓慢上移实现桨叶支撑后，扫描测量组件(5)进行复位与挠度测量组件(3)一起移动到测量导向座组件(2)的左侧位置，取下桨叶(6)安装定位销，取下桨叶(6)完成桨叶(6)的测量任务。

Images