CN213543483U - 基于内窥镜与线结构光的航空发动机叶尖间隙测量装置 - Google Patents
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Abstract
基于内窥镜与线结构光的航空发动机叶尖间隙测量装置，涉及航空发动机装配质量检查与故障检查领域，解决现有航空发动机整机装配状态下的复杂结构环境测量可达性差、可操作性低及测量精度要求高等难点，包括安装管、侧视内窥镜、反射镜、反射镜固定装置、点光源发射器和波浪透镜；侧视内窥镜固定在安装管的一端，且侧面设有两个开孔分别安装摄像头与照明装置；点光源发射器与波浪透镜组成线结构光发射装置，反射镜固定装置将反射镜固定在线结构光发射装置的前端，通过调整反射镜的角度，实现线结构光的最佳位置照射。本新型利用航空发动机机匣上已有的内窥镜观察孔，在保持发动机完整性的情况下，在线动态测量发动机叶尖间隙。
Description
技术领域
本实用新型涉及航空发动机装配质量检查与故障检查领域，具体涉及一种基于内窥镜与线结构光的航空发动机叶尖间隙测量装置。
背景技术
转静子叶尖间隙是影响发动机工作的重要指标。叶尖间隙大小直接影响着发动机的叶片工作状态与最终性能；同时叶尖间隙也是发动机装配过程中的重要工艺参数，反映了发动机的整体装配质量。因此装配过程中以及装配完成后对转静子叶尖间隙进行测量是控制与评估发动机整机装配水平的重要手段。
发动机叶尖间隙测量领域，通用方法是在发动机半开状态下或者是在核心机装配完成后对最末一级涡轮或第一级压气机的叶片间隙进行测量。这些测量手段不能完全反映发动机实际装配完成后的叶尖间隙情况。而基于电涡流、电容、光纤等方式的传感器需要在机匣正对位置上开孔进行测量，这类方案一般应用于试验中的测量，并不符合实际生产装配情况。
实用新型内容
本实用新型为了解决现有发动机叶尖间隙测量方法对航空发动机整机装配状态下的复杂结构环境测量可达性差、可操作性低及测量精度要求高，并且不能完全反映发动机实际装配完成后的叶尖间隙情况的问题，提供一种基于内窥镜与结构光的航空发动机叶尖间隙测量装置。
基于内窥镜与结构光的航空发动机叶尖间隙测量装置，包括安装管、侧视内窥镜、反射镜、反射镜固定装置、点光源发射器和波浪透镜；
所述安装管通过发动机上内窥镜孔将叶尖间隙测量装置安装并定位；
所述侧视内窥镜固定在安装管的一端，且侧面设有两个开孔分别安装摄像头与照明装置；
所述点光源发射器与波浪透镜组成线结构光发射装置，所述点光源发射器出射的光束通过波浪透镜后形成线结构光；
所述反射镜固定装置将反射镜安装在所述线结构光发射装置的前端，通过调整反射镜的角度，实现线结构光的最佳位置照射。
本实用新型的有益效果：
本实用新型提出了基于内窥镜与线结构光的航空发动机叶尖间隙测量装置，通过不破坏发动机结构、方便部署的测量方式，在线测量发动机装配状态下的发动机叶尖间隙，进而评估发动机整机装配水平。
本实用新型提供了一种基于内窥镜与线结构光的航空发动机叶尖间隙测量系统。基于发动机已有的内窥镜观察孔，在不破坏发动机结构的情况下，在线测量装配状态下的发动机叶尖间隙，为装配总体评估与故障诊断提供一种新的测量手段。根据发动机内部结构设计内窥镜与线结构光发射装置，使其组成交叉光轴系统完成测量。结合装置特点，开发相机与线结构光联合标定子模块，对系统进行精确标定，达到测量所需要的精度要求。最后结合发动机叶尖间隙的识别与解算子模块，实现对叶尖间隙的最终测量。
本实用新型所述的测量装置在较小的空间内实现内窥镜拍摄于线结构光发射功能，考虑到发动机内部空间较为狭小并且内窥镜孔直径有限，因此径向尺寸不宜过大，需要借助轴向长度来完成整体设计；因此采取侧面观察与出光的设计，并通过反射镜进一步降低径向复杂性，从而满足测量环境的要求。
附图说明
图1为本实用新型所述的基于内窥镜与线结构光的叶尖间隙测量装置的结构示意图：
图2为本实用新型所述的基于内窥镜与线结构光的叶尖间隙测量安装在发动机内窥镜孔的示意图；
图3为发动机内窥镜孔分布位置及叶尖间隙测量装置安装位置示意图；
图4为叶尖间隙测量装置通过发动机静子叶片之间的内窥镜孔伸入发动机内部的示意图。
具体实施方式
具体实施方式一、结合图1至图4说明本实施方式，基于内窥镜与线结构光的航空发动机叶尖间隙测量装置，用于实现装配状态下航空发动机叶尖间隙的在线测量。该装置包括安装管1、侧视内窥镜2、反射镜3、反射镜固定装置 4、点光源发射器5和波浪透镜6；
所述安装管1用于通过发动机上内窥镜孔将叶尖间隙测量装置安装并定位；
所述侧视内窥镜2整体为圆柱体，固定在安装管1的一端，且侧面设有两个开孔分别安装摄像头与照明装置；用于完成拍摄与提供环境光源。
所述点光源发射器5与波浪透镜6组成线结构光发射装置，所述点光源发射器5出射的光束通过波浪透镜6后形成线结构光；所述点光源发射器5位于波浪透镜6后方，点光源发射器5发出的激光束经波浪透镜6折射后转变成线结构光，所述线结构光经反射镜3反射后照射到发动机转子叶尖间隙位置。
所述反射镜固定装置4将反射镜3安装在所述线结构光发射装置的前端，反射镜3为了在较小的空间内形成交叉光轴测量系统，通过调整反射镜的角度 (45度角)改变光的方向，从而可以将线结构光引导至摄像头可以拍摄的区域范围内，从而达到测量需求；设计时通过调整反射镜的角度实现线结构光的最佳位置照射。
本实施方式选用侧视内窥镜为基础并设计折射与反射光路，使内窥摄像头与线结构光在保证测量效果的前提下做到微型化以满足测量环境需求，如图1。
本实施方式所述的装置是面向航空发动机上已有的内窥镜孔而设计的叶尖间隙测量装置，装置的设计直径应当小于发动机内窥镜孔的直径，图2中的A 位置即为叶尖间隙测量装置安装在发动机内窥镜孔的位置；装置内应包含内窥镜观察功能与线结构光发射功能，并在测量有效范围内使得二者组件交叉光轴测量系统，使其可以进行三维测量如图3。
图3为发动机内窥镜孔示意图(以CFM56为例)，利用发动机现有的位于静子叶片上的内窥孔7进行测量，能够在不改变发动机设计、不破坏发动机结构的情况下对发动机叶尖间隙进行测量。
图4中：机匣内壁8、静子叶片9、转子叶片10、测量区域也就是叶尖间隙区域11，测量装置安装位置12。叶尖间隙测量装置通过发动机静子叶片之间的内窥镜孔伸入发动机内部，并将观察区域对准转子叶尖间隙位置完成测量位置的安装。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
Claims (4)
1.基于内窥镜与线结构光的航空发动机叶尖间隙测量装置，其特征是：该装置包括安装管(1)、侧视内窥镜(2)、反射镜(3)、反射镜固定装置(4)、点光源发射器(5)和波浪透镜(6)；
所述安装管(1)通过发动机上内窥镜孔将叶尖间隙测量装置安装并定位；
所述侧视内窥镜(2)固定在安装管(1)的一端，且侧面设有两个开孔分别安装摄像头与照明装置；
所述点光源发射器(5)与波浪透镜(6)组成线结构光发射装置，所述点光源发射器(5)出射的光束通过波浪透镜(6)后形成线结构光；
所述反射镜固定装置(4)将反射镜(3)安装在所述线结构光发射装置的前端，通过调整反射镜(3)的角度，实现线结构光的最佳位置照射。
2.根据权利要求1所述的基于内窥镜与线结构光的航空发动机叶尖间隙测量装置，其特征在于：所述点光源发射器(5)位于波浪透镜(6)后方，点光源发射器(5)发出的激光束经波浪透镜(6)折射后转变成线结构光，所述线结构光经反射镜(3)反射后照射到发动机转子叶尖间隙位置。
3.根据权利要求1所述的基于内窥镜与线结构光的航空发动机叶尖间隙测量装置，其特征在于：所述反射镜(3)的角度可调整至45度角。
4.根据权利要求1所述的基于内窥镜与线结构光的航空发动机叶尖间隙测量装置，其特征在于：所述侧视内窥镜(2)为圆柱体。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202022634680.6U CN213543483U (zh) | 2020-11-15 | 2020-11-15 | 基于内窥镜与线结构光的航空发动机叶尖间隙测量装置 |
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Publications (1)
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| CN213543483U true CN213543483U (zh) | 2021-06-25 |
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ID=76482111
Family Applications (1)
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|---|---|
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2020
- 2020-11-15 CN CN202022634680.6U patent/CN213543483U/zh active Active
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