CN115406355A - 一种外环块多空间角度气膜孔数字化检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于数字化检测方法领域,具体公开一种外环块多空间角度气膜孔数字化检测方法。该方法采用GOM三维光学检测设备获得外环块的三维点云模型,设计专用探针,结合ATOS分析软件和专用探针对气膜孔进行几何量的定量分析与评价,实现了外环块多空间角度气膜孔的自动化、程序化检测,大大提升了检验效率和准确性,同时降低了检验强度。
Description
技术领域
本发明属于数字化检测方法领域,具体涉及一种外环块多空间角度气膜孔数字化检测方法。
背景技术
气膜孔是航空发动机气膜冷却技术的主要特征形式,气膜孔质量对于气膜冷却效果和零部件承温能力具有显著影响。对于气膜孔质量的检测与评价通常是指气膜孔的几何尺寸如孔径大小、孔轴线的空间角度以及位置度等参数。
目前,在孔径检测方面,主要采用人工逐孔检测方式,采用通规、塞规量具判断孔径尺寸,尤其当孔数较多时,效率极低。而针对气膜孔位置度、角度、表面质量等更无法做到全面检测,目前主要采取检验人员目视对比标准样件的方式,做出大致模糊的判断,没有具体量值,因此气膜孔的制造与设计的符合性难以得到有效评价。
发明内容
针对现有技术中存在的问题,本发明提出一种外环块多空间角度气膜孔数字化检测方法。
本发明的技术方案是:
一种外环块多空间角度气膜孔数字化检测方法,采用GOM三维光学检测设备获得外环块的三维点云模型,设计专用探针,结合ATOS分析软件和专用探针对气膜孔进行几何量的定量分析与评价,所述几何量包括孔径和位置度,数字化检测方法具体包括:
步骤1、为了保证外环块多空间角度气膜孔的拍摄位置,利用专用测量夹具装夹外环块,并安装到GOM三维光学检测设备的自动转换台上;
步骤2、运行GOM三维光学检测设备,GOM三维光学检测设备的三维扫描头依据相位分布得到被测外环块气膜孔的点云信息,辅以空间蓝光照射,外环块上分布的气膜孔大都是非矢量方向加工,气膜孔与外环块表面相贯线呈椭圆形,因此气膜孔的内腔会暴露在GOM蓝光之下,三维扫描头可以获得被测外环块的点云信息,得到三维点云模型,经过光顺处理获得用小平面体表达的三维模型;
步骤3、对外环块气膜孔的几何量进行分析与评价:
由于遮挡或气膜孔位置等缘故,有些气膜孔无法采集到完整的内腔形貌,
步骤3.1、当三维扫描头采集到气膜孔大于等于1/3的内腔形貌时,直接利用ATOS分析软件对气膜孔进行评价;
步骤3.2、当三维扫描头采集到气膜孔小于1/3的内腔形貌时,设计专用探针转换被测量的几何量的特征,利用ATOS分析软件对专用探针的结构进行分析完成对气膜孔的评价;
设计专用探针转换被测量几何量的特征的方法为:按照被测量气膜孔的理论孔径进行设计;以被测量孔径的上差值设计为被扫描圆柱段,该圆柱段长度为5-8mm,该段圆柱可作为孔径测量的止规;以被测量孔径的下差值设计为专用探针探入气膜孔圆柱段,该圆柱段长度为被测孔径长度,该段圆柱可作为孔径测量的通规;连接通规和止规的中间圆锥段是气膜孔孔径合格的范围,专用探针在探入气膜孔时固定在该圆锥段处,该圆锥段长度为被测孔径长度的0.5-2倍;所述专用探针探出气膜孔的长度5-8mm,在气膜孔与专用探针的边缘点滴粘胶进行固定;
步骤4、取下被测外环块,将专用探针从外环块上取下。
进一步的,上述的一种外环块多空间角度气膜孔数字化检测方法,步骤3.1所述当三维扫描头采集到气膜孔大于等于1/3的内腔形貌时,对外环块气膜孔的几何量进行分析与评价的方法包括,位置度的评价方法:提取实际气膜孔的轴线,求该轴线与外环块表面的交点,将该交点与气膜孔理论位置进行比较,所得差值为该气膜孔位置偏离程度;孔径的评价方法:利用ATOS分析软件,将孔径计算补偿为整圆,获得孔径的量值。
进一步的,上述的一种外环块多空间角度气膜孔数字化检测方法,步骤3.2所述当三维扫描头采集到气膜孔小于1/3的内腔形貌时,对外环块气膜孔的几何量进行分析与评价的方法包括,位置度的评价方法:提取专用探针的轴线,求该轴线与外环块表面的交点,将该交点与气膜孔理论位置进行比较,所得差值为该气膜孔位置偏离程度;孔径的评价方法:利用ATOS分析软件,通过专用探针通规和止规的测量,判断孔径是否合格,获得孔径的量值。
本发明的优点及有益效果:
本发明所述的外环块多空间角度气膜孔数字化检测方法,取消了人工检测,解决了无法做到全面检测,没有具体量值的难题,实现了外环块多空间角度气膜孔的自动化、程序化检测,大大提升了检验效率和准确性,同时降低了检验强度。
附图说明
图1为本发明专用探针的结构示意图;
图2为GOM三维光学检测设备检测外环块示意图;
图中,1-外环块;2-GOM检测工装;3-标定柱;4-参考点;5-专用探针;6-被扫描圆柱段,7-探入气膜孔圆柱段,8-中间圆锥段。
具体实施方式
下面结合说明书附图及具体实施方式对本发明做进一步详细描述,以下的实施例适用于本发明的说明,但不能用来限制本发明的范围。
一种外环块多空间角度气膜孔数字化检测方法,采用GOM三维光学测量设备,设计专用探针,结合ATOS分析软件和专用探针对气膜孔进行孔径和位置度的定量分析与评价。
设计专用探针转换被测量几何量的特征的方法为:如图1所示,按照被测量气膜孔的理论孔径进行设计;以被测量孔径的上差值设计为被扫描圆柱段6,该圆柱段长度为5-8mm,该段圆柱可作为孔径测量的止规;以被测量孔径的下差值设计为专用探针5探入气膜孔圆柱段7,该圆柱段长度为被测孔径长度,该段圆柱可作为孔径测量的通规;连接通规和止规的中间圆锥段8是气膜孔孔径合格的范围,专用探针5在探入气膜孔时固定在该中间圆锥段8处,该中间圆锥段8长度为被测孔径长度的0.5-2倍;所述专用探针5探出气膜孔的长度5-8mm,在气膜孔与专用探针的边缘点滴粘胶进行固定;
所用GOM三维光学检测设备,主要包括三维扫描头、自动转换台和检测平台,三维扫描头由左右两个高分辨率的工业数码相机和光栅投影单元组成;自动转换台配备三轴控制器,通过软件控制能够实现零件的程序化、高效的测量;检测平台承载三维扫描头和自动转换台。
具体检测步骤为:
如图2所示,
①将带有多空间角度气膜孔的外环块1安装在GOM检测工装2上。
②将步骤①装配有外环块1的GOM检测工装2安装到GOM三维光学检测设备的自动转换台上。
③运行GOM三维光学检测设备,启动检测程序,将拍摄的带有多空间角度气膜孔的外环块1的照片通过标定柱3上的参考点4拼接到一起生成网格。
④利用ATOS分析软件分析,对于采集到大于等于1/3的内腔形貌的气膜孔,该软件自动进行该气膜孔的孔径与位置度分析,获得具体量值;对于采集到小于1/3内腔形貌的气膜孔,该软件无法获得具体量值。
⑤步骤④未获得量值的气膜孔转换测量特征,探入专用探针5,并在气膜孔与专用探针5的边缘点滴粘胶进行再次固定:
以外环块上的一种孔径(φ4±0.05 mm)的气膜孔为例,说明专用探针5的设计结构:
以该孔径的上差值设计被扫描圆柱段6,该圆柱段长度为8mm,该段圆柱可作为孔径测量的止规;
以该孔径的下差值设计探入气膜孔圆柱段7,该圆柱段长度为5mm,该段圆柱可作为孔径测量的通规;
连接通规和止规的中间圆锥段8是气膜孔孔径合格的范围,专用探针5会在探入气膜孔时固定在该圆锥段处。
⑥重复步骤③。
⑦重复步骤④,对于转换测量特征的气膜孔,ATOS分析软件自动进行专用探针5的结构的尺寸与位置度分析,获得具体量值。
⑧通过ATOS分析软件,生成检测报告。
⑨将测量后的外环块1拆卸下来,将专用探针5从外环块1上取下。
Claims (3)
1.一种外环块多空间角度气膜孔数字化检测方法,其特征在于,采用GOM三维光学检测设备获得外环块的三维点云模型,设计专用探针,结合ATOS分析软件和专用探针对气膜孔进行几何量的定量分析与评价,所述几何量包括孔径和位置度,数字化检测方法具体包括:
步骤1、将带有多空间角度气膜孔的外环块利用夹具安装到GOM三维光学检测设备的自动转换台上;
步骤2、运行GOM三维光学检测设备,GOM三维光学检测设备的三维扫描头依据相位分布得到被测外环块气膜孔的点云信息,辅以空间蓝光照射,获得被测外环块的三维点云模型,经过光顺处理获得用小平面体表达的三维模型;
步骤3、对外环块气膜孔的几何量进行分析与评价:
步骤3.1、当三维扫描头采集到气膜孔大于等于1/3的内腔形貌时,直接利用ATOS分析软件对气膜孔进行评价;
步骤3.2、当三维扫描头采集到气膜孔小于1/3的内腔形貌时,设计专用探针转换被测量几何量的特征,利用ATOS分析软件对专用探针的结构进行分析完成对气膜孔的评价;
设计专用探针转换被测量几何量的特征的方法为:按照被测量气膜孔的理论孔径进行设计;以被测量孔径的上差值设计为被扫描圆柱段,该圆柱段长度为5-8mm,该段圆柱可作为孔径测量的止规;以被测量孔径的下差值设计为专用探针探入气膜孔圆柱段,该圆柱段长度为被测孔径长度,该段圆柱可作为孔径测量的通规;连接通规和止规的中间圆锥段是气膜孔孔径合格的范围,专用探针在探入气膜孔时固定在该圆锥段处,该圆锥段长度为被测孔径长度的0.5-2倍;所述专用探针探出气膜孔的长度5-8mm,在气膜孔与专用探针的边缘点滴粘胶进行固定;
步骤4、取下被测外环块,将专用探针从外环块上取下。
2.根据权利要求1所述的一种外环块多空间角度气膜孔数字化检测方法,其特征在于,步骤3.1所述当三维扫描头采集到气膜孔大于等于1/3的内腔形貌时,对外环块气膜孔的几何量进行分析与评价的方法包括,位置度的评价方法:提取实际气膜孔的轴线,求该轴线与外环块表面的交点,将该交点与气膜孔理论位置进行比较,所得差值为该气膜孔位置偏离程度;孔径的评价方法:利用ATOS分析软件,将孔径计算补偿为整圆,获得孔径的量值。
3.根据权利要求1所述的一种外环块多空间角度气膜孔数字化检测方法,其特征在于,步骤3.2所述当三维扫描头采集到气膜孔小于1/3的内腔形貌时,对外环块气膜孔的几何量进行分析与评价的方法包括,位置度的评价方法:提取专用探针的轴线,求该轴线与外环块表面的交点,将该交点与气膜孔理论位置进行比较,所得差值为该气膜孔位置偏离程度;孔径的评价方法:利用ATOS分析软件,通过专用探针通规和止规的测量,判断孔径是否合格,获得孔径的量值。
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