JP2018538549A - ターボ機械、特に航空機タービン又はジェットエンジンのブレードの非接触三次元検査のための装置 - Google Patents

ターボ機械、特に航空機タービン又はジェットエンジンのブレードの非接触三次元検査のための装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2018538549A
JP2018538549A JP2018541529A JP2018541529A JP2018538549A JP 2018538549 A JP2018538549 A JP 2018538549A JP 2018541529 A JP2018541529 A JP 2018541529A JP 2018541529 A JP2018541529 A JP 2018541529A JP 2018538549 A JP2018538549 A JP 2018538549A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
blade
module
laser
main axis
scanning
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2018541529A
Other languages
English (en)
Inventor
ル・ネール,ディディエ
Original Assignee
ムジュール‐システムズ3ディー
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ムジュール‐システムズ3ディー filed Critical ムジュール‐システムズ3ディー
Publication of JP2018538549A publication Critical patent/JP2018538549A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/25Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object
    • G01B11/2518Projection by scanning of the object
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/25Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object
    • G01B11/2518Projection by scanning of the object
    • G01B11/2522Projection by scanning of the object the position of the object changing and being recorded
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/245Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures using a plurality of fixed, simultaneously operating transducers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00Function
    • F05D2260/80Diagnostics
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00Function
    • F05D2260/83Testing, e.g. methods, components or tools therefor
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B2210/00Aspects not specifically covered by any group under G01B, e.g. of wheel alignment, caliper-like sensors
    • G01B2210/40Caliper-like sensors
    • G01B2210/46Caliper-like sensors with one or more detectors on a single side of the object to be measured and with a transmitter on the other side

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

ターボ機械のブレード(5)の非接触三次元検査のための装置が提案される。この装置は、−ブレードを走査する手段であって、少なくとも1つの第1の対のレーザー測定モジュール(2A,2B)と、モジュールに対してブレードを主軸を中心としてブレードの主軸に沿って回転させる駆動手段とを備えている、ブレードを走査する手段と、−前記走査手段から来るデータを用いて、ブレードの三次元仮想表示を再構築する手段と、−三次元表示を用いて、寸法検査を行う手段と、を備え、−各対のモジュールは、ブレードの第1の面に向かって配向された第1のモジュール(2A)とブレードの第2の面に向かって配向された第2のモジュールとを備えており、モジュールは、主軸を中心とするブレードの回転中、走査手段が前記ブレードの縁の全体にわたってブレードの第1及び第2の面を走査し、主軸に沿ったブレードの並進中、前記走査手段がブレードの高さの全体にわたってブレードの第1及び第2の面を走査するように、ブレードに対して配向されている。【選択図】図2A

Description

本発明の分野は、寸法測定の分野である。
さらに詳細には、本発明は、ターボ機械、例えば、ジェットエンジン、タービン、圧縮機、又はポンプのブレードの三次元非接触検査のための装置に関する。
一般的に、ターボ機械は、流体によって作動する機械、装置、又は機器、又は回転要素によって流体を作動させる機械、装置、又は機器である。回転軸を中心として回転する回転要素と不変流れの流体との間に、エネルギー変換が生じる。ターボ機械は、原動機(例えば、水力タービン、ガスタービン(航空機エンジン))のこともあり、又は発生器(例えば、ジェットエンジン、空気タービン、遠心ポンプ、圧縮機、送風機、プッシャー式プロペラ)のこともある。
本発明は、特に、制限されるものではないが、(例えば、航空機の推進力をもたらすために)航空工学に用いられるブレード及び(例えば、船舶の推進のために)船舶分野に用いられるブレードを検査する技術に適用可能である。また、本発明は、(流体の運動エネルギーをモータエネルギーに変換するために)空力学エネルギーの分野又は流体力学の分野に用いられるブレードを検査する技術に適用されてもよい。
以下、本発明者らが直面してきた航空機ジェットエンジンの分野に存在する問題及び課題について、特に重点的に説明する。勿論、本発明は、この特定の用途分野に制限されるものではなく、類似又は同様の問題及び課題に直面するに違いないターボ機械のブレードの検査のどのような技術にも関連するものである。
ジェットエンジン、ターボジェットエンジン、又はタービンのブレードは、航空工学用途に広く用いられる機械的要素である。これらのブレードの機能は、ブレードがモータに連結された時に運動エネルギーを流体(ガス)に伝達し、これによって、航空機を推進させることにある。
例えば、ターボジェットは、一般的に、回転軸と略直交して配置されてこの軸上で一緒に動作する一組のブレードから形成される。ブレードの数は、用途に応じて異なる。
製造中、寸法又は形状に関して高精度のブレードが作製されねばならなく、かつこれらのブレードは、一定の適切な品質を有するべきである。
従って、必要な製造許容値を厳格に順守していることを確認するために、これらの構成要素の各々に対して寸法検査又は寸法管理を行うことが必要である。このような検査は、一般的に、製造ライン上で行われ、いくつかの寸法特性を含んでいる。
古典的な解決策は、これらの構成要素が製造ラインから取り外された時に、手動によって又は機械的な検出器のような自動化された寸法検査機械を用いることによって、該構成要素を検査するようになっている。これらの機械は、構成要素の寸法及び形状を取得し、次いで、該寸法及び形状を検証するために、用いられる。
しかし、構成要素の視覚検査は、高生産率に対応せず、また航空学的な品質要求にも対応しない。何故なら、欠陥が裸眼によって識別するのが困難だからである。
また、機械的な検出解決策は、比較的長い検査時間が必要な不連続な検査プロセスを必要とする。加えて、プロペラブレードは、比較的複雑な形状及び輪郭を有し、これによって、検査プロセスを困難にし、これらの構成要素の寸法特性の全ての検査を可能にするために、別々の機械の使用を必要とする。加えて、今日の非接触検査システムを用いて、製造部門によって求められる精度及び生産率を達成することができない。
従って、ターボ機械のブレードの寸法特性の全てに対して正確な再現性のある高速検査を行うことができる自動検査機械を提案することが望まれている。
本発明は、少なくとも一実施形態において、特に寸法測定及び検査のこれらの先行技術の種々の欠点を解消することを意図している。
さらに具体的には、本発明は、少なくとも一実施形態において、ターボ機械のブレードの非接触式の完全な自動寸法検査を可能にする三次元検査装置を提供することを意図している。
本発明の特定の一実施形態によれば、ターボ機械、例えば、ジェットエンジン、タービン、圧縮機、又はポンプのブレードの非接触三次元検査のための装置であって、前記ブレードは、本体を備えており、該本体は、画定された高さを有するブレード根本とブレード上端との間で主軸に沿って半径方向に延在しており、先端及び後端において終端する第1の主面及び第2の主面を備えている、装置が提案される。この検査装置は、
−前記ブレードを走査する手段であって、少くとも1つの第1の対のレーザー測定モジュールと、レーザー測定モジュールに対して前記ブレードを主軸を中心として回転させるか又はその逆に前記ブレードに対してレーザー測定モジュールを主軸を中心として回転させる駆動手段と、レーザー測定モジュールに対して前記ブレードを主軸に沿って並進させるか又はその逆に前記ブレードに対してレーザー測定モジュールを主軸に沿って並進させる駆動手段と、を備える、ブレードを走査する手段と、
−前記走査手段から来るデータを用いて、前記ブレードの三次元仮想表示を構築する手と、
−前記再構築された三次元仮想表示を用いて、寸法検査を行う手段と、
を備え、
−各対のレーザー測定モジュールは、前記ブレードの第1の面(F)に向かって配向された第1のモジュールと、ブレードの第2の面(F)に向かって配向された第2のモジュールとを備えており、
前記レーザー測定モジュールは、
−主軸を中心とする前記モジュール又は前記ブレードの回転中、前記走査手段が前記ブレードの縁の全体にわたって前記ブレードの第1及び第2の面を走査し、
−主軸に沿った前記モジュール又はブレードの並進中、前記走査手段は、前記ブレードの高さの全体にわたって前記ブレードの第1及び第2の面を走査する
ように、前記ブレードに対して配向されている。
従って、少なくとも1対のレーザー測定モジュールの独創的なレイアウトによって、本発明による三次元検査装置は、被検査ブレードの全体の十分かつ正確な走査を自動的にかつ非接触で行うことが可能になる。次いで、走査手段から得られた測定点を用いて、ブレードの寸法特性の全体の検査が行われることになる。
従って、この装置は、レーザー測定モジュールに対するブレードの回転及び並進の同時駆動又はその逆にブレードに対するレーザー測定モジュールの回転及び並進の同時駆動をもたらすことができる。
このように、既存の解決策と違って、本発明による装置を用いて、ブレードに対する三次元の測定点群を数秒以内にその表面の全体にわたって測定することができる。測定モジュールに含まれるレーザ技術並びに関連する検査の方法及び三次元寸法表示を構築する方法に応じて、ブレードの検査を極めて高速(略1−5秒間)で行うことができる。
本発明の特定の一態様によれば、各レーザー測定モジュールは、前記ブレードの主軸及び接線軸に対して配向されたレーザービームの放出源と、前記ブレードから来るレーザービームを取得するように配向されたレーザービーム受光器とを備えている。
特定の一特性によれば、レーザービームは、10°から45°の範囲内の第1の角度で主軸に対して配向され、10°から45°の範囲内の第2の角度で接線軸に対して配向されている。
特定の一特性によれば、回転駆動手段及び並進駆動手段は、同時に又は連続的に作動されるようになっている。
従って、レーザー測定モジュールに対して前記ブレードを同時に回転駆動及び並進駆動させることによって、又はその逆に前記ブレードをレーザー測定モジュールに対して同時に回転駆動及び並進駆動させることによって、及び所定の順序に従って回転及び並進駆動を独立して行うことによって、(測定点を取得するための)走査動作を行うことが可能になる。
特定の一特性によれば、モジュールは、ライン式レーザー放射源を備えている。
本発明の他の特徴及び利点は、説明のための非排他的な例によってもたらされる以下の説明及び添付の図面から明らかになるだろう。
本発明の特定の一実施形態による三次元検査装置の一組の測定モジュールの斜視図又は等角投影図である。 図1に示される検査装置の詳細な部分図である。 図1に示される検査装置の詳細な部分図である。 図1に示される検査装置の詳細な部分図である。 図1,2A,2B,2Cに示されるレーザー走査の種々の過程において三次元検査を受けるタービンブレードを示す図である。 図1,2A,2B,2Cに示されるレーザー走査の種々の過程において三次元検査を受けるタービンブレードを示す図である。 図1,2A,2B,2Cに示されるレーザー走査の種々の過程において三次元検査を受けるタービンブレードを示す図である。 図1,2A,2B,2Cに示されるレーザー走査の種々の過程において三次元検査を受けるタービンブレードを示す図である。 図1,2A,2B,2Cに示されるレーザー走査の種々の過程において三次元検査を受けるタービンブレードを示す図である。 図1,2A,2B,2Cに示されるレーザー走査の種々の過程において三次元検査を受けるタービンブレードを示す図である。 本発明の特定の一実施形態による機能ブロックの形態で描かれる三次元検査装置の概略的な構成を示す図である。 被検査ブレードの主面の1つの走査中における測定モジュールの詳細図である。
本明細書の全ての図面において、同一の要素は、全く同一の参照番号によって示されている。
図1,図2A−図2Cは、本発明の特定の一実施形態による非接触三次元検査装置1の構造及び動作を示している。本明細書において三次元検査を受ける機械的構成要素は、航空機ジェットエンジンのブレード又はタービンブレード5である。
当然のことながら、これは、説明のための例であり、勿論、本発明の枠組みから逸脱することなく、他の用途における他の形式のブレードも想定されている。
ブレードは、一般的に、本体50を備えている。本体50は、画定された高さhにわたってを有するブレード根本51とブレード上端52との間で主軸(Z)に沿って半径方向に延在しており、先端53及び後端5において終端する第1の主面F及び第2の主面Fを備えている。第1の面Fは、通常、内面又は内弧面と呼ばれ、実質的に凹状の形状を有しており、第2の面Fは、通常、外面又は外弧面と呼ばれ、実質的に凸状の形状を有している。ブレード5の構造は、図3A,図3Fにより詳細に示されている。
「半径方向に(radially)」という用語が用いられる理由は、ブレードが一般的にタービンの回転要素(例えば、シャフト又はハブ)から半径方向に延在する本体からなっているからである。
本明細書に例示される実施形態における検査装置1は、フレーム7内において被検査ブレード5をその主軸Zに沿って保持するために、2つの垂直アーム6A,6Bを備えている。保持アーム6Aは、ブレードをそのヘッド51の位置において保持し、保持アーム6Bは、ブレードをその足52の位置において保持している。加えて、2つの保持アーム6A,6Bは、以下のように、すなわち、装置のフレーム7に対して主軸Zを中心として回転するように(矢印30参照)及び装置のフレーム7に対して主軸Zに沿って並進するように(矢印40参照)、取り付けられている。この目的を達成するために、2つの保持アーム6A,6Bは、(図示されない)回転及び並進を行うデュアル駆動システムであって、ブレード5を該システムが固定されたフレーム7に対して回転及び/又は並進させることを可能にする、デュアル駆動システムと協働するようになっている。
いくつかのハードウエアの実施が可能である。例えば、アーム6Bは、回転及び並進を行うデュアル駆動システムと協働し、アーム6Aは、ブレードをその主軸に沿って案内するために並進を行うシングル駆動システムと協働するようになっていてもよい。いくつかの構成のブレードでは、該ブレードを回転駆動及び並進駆動させるために保持アーム6Bしか必要とされないことにも留意されたい。
アーム6A,6B及びそれらに関連する1つ又は複数の駆動システムは、本発明による装置を回転及び並進させる駆動手段を構成する。
加えて、本発明による検査装置1は、ブレード5の測定及び検査専用の4つのレーザ測定モジュール、すなわち、ブレード5の第1の表面測定のための第1の対のレーザ測定モジュール2A−2B及びブレード5の第2の表面測定のための第2の対のレーザー測定モジュール3A−3Bを実装している。さらに具体的には、各対のレーザ測定モジュール(2A−2B;3A−3B)は、ブレード5の内面又は内弧面Fに向かって配向された第1のモジュール(2A;3A)及びブレード5の外面又は外弧面Fに向かって配向された第2のモジュールからなっている。
ここで、ブレード上の測定ラインの高さの位置において主面に接すると共に主軸Zと直交する軸としての軸Xを考える。この場合、第1のモジュール2A,3Aは、ブレード5の接線軸Xに対して実質的に上方に傾斜し、第2のモジュール2B,3Bは、ブレード5の接線軸Xに対して実質的に下方に傾斜することになる。
ここに示される2対のモジュール2A−2B及び3A−3Bの各対の各レーザー測定モジュールは、被検査ブレードの形式及びその寸法特性に応じて構成可能又は調整可能な支持体によって、フレームに固定して取り付けられている。これによって、各測定モジュールを被検査ブレードの形状及び寸法の関数として適切に配向させることができる。レーザー測定モジュール2A−2B,3A−3Bの方位は、ブレード5の面の形状及び寸法及び検査装置に用いられる測定モジュールのレーザー被覆能力(測定視野)に適合されなければならない(レーザー被覆率は、測定モジュールに用いられる技術に依存して数mmから数cmにわたって効果的に異ならせることができる)。ブレードの表面に対するモジュールの実時間方位をもたらすために、モジュール支持体の自動モータ駆動も想定されている。
例示されている例では、レーザー測定モジュール2A,2B,3A,3Bが固定され、ブレード5がその主軸Zに対して回転及び並進するようになっている。当然のことながら、ブレード5が固定され、測定モジュールが固定して取り付けられたフレームがブレード5の主軸Zを中心として回転及び並進するように取り付けられる代替的実施形態を検討することも可能である。
図示されるレーザー測定モジュール及び前述の回転及び並進を行う駆動手段の全てが、本発明による装置の走査手段を構成する。走査手段は、ブレード5の三次元表面を再構築するために及びこのブレード5の寸法検査を実行するために、走査手段によって取得された測定値を処理する手段に関連付けられている(この処理の原理については、以下に図4を参照してさらに詳細に説明する)。
本発明によれば、レーザー測定モジュール2A,2B,3A,3Bは、主軸Zを中心とするブレード5の回転中、走査手段が内面F及び外面Fをブレードの縁の全体にわたって(面F,Fの幅にわたって)走査し、主軸Zに沿ったブレード5の並進中、走査手段が内面又は内弧面F及び外面又は外弧面Fを高さhの全体にわたって走査するするように、ブレード5に対して配向されている。
図3A−図3Fは、タービンブレード5のレーザー走査のプロセスの種々の過程を示している。図5は、タービンブレード5の外弧面Fのレーザー走査中における測定モジュール2Bのより詳細な図を示している。
測定モジュール2Bは、この例では、レーザー三角法の原理によって動作するレーザー測定モジュールである。周知の手法によって、このような測定モジュールは、角度演算によって距離を測定することができる。また、このような測定モジュールは、広い測定範囲及び高解像度を有している。勿論、本発明の枠組みから逸脱することなく、レーザー三角法以外の周知の技術が用いられてもよい。測定モジュール2Bは、レーザー放出源21、例えば、走査されるブレードの面の1つ(ここでは、主面F)に面レーザービーム16を投射するレーザーダイオードと、レーザー受光器22、例えば、CCD(電荷結合素子)式センサ又はCMOS(相補型金属−酸化物半導体)式センサを備えている。レーザー放出源及び対応するレーザー受光器は、測定モジュールの同一面に配置されている。この面は、ブレード5に向かって配向されている。
他の測定モジュール2A,3A,3Bは、好ましくは、同一である。概して、レーザー走査品質を最大にするために、各対の測定モジュールは、同一の技術に基づいていなければならない。
走査過程が始動されると、レーザー源から放出されたレーザービームは、ブレードの面Fで反射される。ここで、レーザー源(すなわち、測定モジュール2B)に対するブレードの面Fの位置又は距離を知っておくことが望ましい。レーザー受光器22は、ブレード5から来るレーザービームを取得するように配向されている。反射したレーザービームは、距離に依存する角度で受光器22に到達する。受光器22における反射レーザービームの位置並びにレーザー源及び受光器から測定モジュールまでの距離によって、取得された測定点ごとに距離の情報を推定することが可能になる。
レーザービーム16とブレードの面Fとの交差によって、レーザー走査線18が形成される。走査線18は、ブレード5がその主軸Zを中心として回転する時及びその主軸Zに沿って並進する時、走査されている面F上を移動する。ブレード5の縁上の走査は、測定モジュールに対する主軸Zを中心とするブレードの回転によってもたらされ、ブレ−ドの高さの全体にわたるブレード5の走査は、測定モジュールに対するブレード5の並進によってもたらされる。
一般的に、タービンブレード5に対する(測定点を取得するための)走査動作を、以下のように、すなわち、
−レーザー測定モジュール2A,2B,3A,3Bに対してブレード5の回転及び並進を同時に行い(又はその逆にブレード5に対してレーザー測定モジュール2A,2B,3A,3Bの回転及び並進を同時に行い)、これによって、ブレード5の完全な走査をもたらすことによって、又は
−レーザー測定モジュール2A,2B,3A,3Bに対してブレード5を所定の順序に従って独立して回転及び並進させ(又はその逆にブレード5に対してレーザー測定モジュール2A,2B,3A,3Bを所定の順序に従って独立して回転及び並進させ)、これによって、ブレード5の完全な走査をもたらすことによって、
行うことが想定されている。
本発明の特定の一態様によれば、測定モジュール2Bは、レーザービームが接線軸Xに対して10°−45°の角度θ(例えば、30°)で上向きに傾斜し、かつ主回転軸Zに対して10−45°の角度θ(例えば、20°)で上向きに傾斜するように、第2の面Fに向かって配向されている。角度θ,θは、特に走査されるブレードの面の傾斜の角度に依存する。
同じ原理が、対の測定モジュール2A,2Bの第1のモジュール2Aにも適用されるとよい。前記モジュール2Aのレーザービームは、対応するブレードの正面Fの方を向くために、接線軸Xに対して角度θで下向きに傾斜されねばならない。
測定モジュールの対の数は、前述の例に制限されないことに留意されたい。本発明の枠組から逸脱することなく、特にブレードの形状の複雑さ、所望の測定点の数及び/又は所望の処理時間及び/又は当業者が考慮するのが適切と見なす他のパラメータに依存して、より多くの数(すなわち、2つよりも多い数)又はより少ない数(すなわち、2つよりも少ない数)が検討されてもよい。
図4は、本発明の特定の一実施形態による機能ブロックの形態を取っている三次元検査装置の一般的特性を示している。
検査装置10は、被検査ブレードを走査する手段を備えている。これらの走査手段は、図1を参照して前述したレーザー測定モジュール及び駆動手段を備えている。
検査装置10は、走査手段11から得られたデータ(又は測定点)を用いてブレードの仮想三次元表示を構築する手段12を備えている。この目的を達成するために、検査装置10は、点群を処理し、被検査ブレードの仮想三次元表示を得るためのソフトウエアプログラムを実装している。モジュールから来るデータは、三次元空間内に画定された座標軸の点群の形態を取る。これらの点を読むのに必要な時間は、比較的短い(測定モジュールの数に応じて、1〜2秒間に100万から3000万個の点が取得される)。一般的に、構成要素の三次元再構築及び寸法検査に必要な測定点の全てを取得するために、(ブレードの測定が必要とする高さにおいて)ブレードを360°回転、すなわち、一回転させれば十分である。
検査装置10は、構築手段12によって得られた仮想三次元表示によってブレードの寸法検査を行う手段13を備えている。検査手段13は、ブレードの寸法を表す少なくとも1つの数値14、又は検査手段13によって行われた検査の結果によって検査を受ける構成要素の合否14(決められた寸法許容値及び/又は形状許容値等に対する適合性又は非非適合性)を決める情報14を送達するように構成されている。
このような検査装置は、製造ライン内に容易に組み込むことが可能である。
従って、本発明による装置は、航空機のタービンブレード、さらに一般的には、種々の形状及び寸法を有することができるターボ機械の自動化された完全な非接触検査を行うことができる。
最後に、ブレードの主軸の位置を決定するために、検査装置1は、1つ又は複数の追加的な測定モジュール4A,4B,4C,4Dを設けることができる。測定モジュール4A,4B,4C,4Dは、保持手段6A,6Bと直交するようにフレーム7に対して固定して配置される。これは、所定の高さにおいて保持アーム6A,6Bのそれぞれの表面をそれらの縁の全体にわたって走査するように、ブレード5を回転及び並進させる駆動手段を作動させることによって、得られる。

Claims (5)

  1. ターボ機械のブレード(5)の非接触三次元検査のための装置であって、前記ブレードは、本体を備えており、該本体は、画定された高さを有するブレード根本とブレード上端との間で主軸(Z)に沿って半径方向に延在しており、先端及び後端において終端する第1の主面及び第2の主面を備えている、装置において、
    前記ブレードを走査する手段であって、少くとも1つの第1の対のレーザー測定モジュール(2A,2B)と、前記レーザー測定モジュールに対して前記ブレードを前記主軸を中心として回転させるか又はその逆に前記ブレードに対して前記レーザー測定モジュールを前記主軸を中心として回転させる駆動手段と、前記レーザー測定モジュールに対して前記ブレードを前記主軸に沿って並進させるか又はその逆に前記ブレードに対して前記レーザー測定モジュールを前記主軸に沿って並進させる駆動手段と、を備える、前記ブレードを走査する手段と、
    前記走査手段から来るデータを用いて、前記ブレードの三次元仮想表示を構築する手段と、
    前記再構築された三次元仮想表示を用いて、寸法検査を行う手段と、
    を備え、
    各対のレーザー測定モジュールは、前記ブレードの第1の面(F)に向かって配向された第1のモジュール(2A)と、前記ブレードの第2の面(F)に向かって配向された第2のモジュール(2B)とを備えており、
    前記レーザー測定モジュールは、
    前記主軸を中心とする前記モジュール又は前記ブレードの回転中、前記走査手段が前記ブレードの縁の全体にわたって前記ブレードの前記第1及び第2の面を走査し、
    前記主軸に沿った前記モジュール又は前記ブレードの並進中、前記走査手段が前記ブレードの高さの全体にわたって前記ブレードの前記第1及び第2の面を走査する
    ように、前記ブレードに対して配向されている、
    装置。
  2. 各レーザー測定モジュールは、前記ブレードの前記主軸及び接線軸に対して配向されたレーザービームの放出源と、前記ブレードから来る前記レーザービームを取得するように配向されたレーザービーム受光器とを備えている、請求項1に記載の装置。
  3. 前記レーザービームは、10°から45°の範囲内の第1の角度で前記主軸に対して配向され、10°から45°の範囲内の第2の角度で前記接線軸に対して配向されている、請求項2に記載の装置。
  4. 前記回転駆動手段及び前記並進駆動手段は、同時に又は連続的に作動されるようになっている、請求項1−3のいずれか1つに記載の装置。
  5. 前記モジュールは、ライン式レーザー放出源を備えてる、請求項1−4のいずれか1つに記載の装置。
JP2018541529A 2015-11-02 2016-11-02 ターボ機械、特に航空機タービン又はジェットエンジンのブレードの非接触三次元検査のための装置 Pending JP2018538549A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1560486 2015-11-02
FR1560486A FR3043194B1 (fr) 2015-11-02 2015-11-02 Dispositif de controle tridimensionnel sans contact de pale pour turbomachine, en particulier pour reacteur ou turbine d’aeronef
PCT/EP2016/076336 WO2017076853A1 (fr) 2015-11-02 2016-11-02 Dispositif de contrôle tridimensionnel sans contact de pale pour turbomachine, en particulier pour réacteur ou turbine d'aéronef

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2018538549A true JP2018538549A (ja) 2018-12-27

Family

ID=54848823

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018541529A Pending JP2018538549A (ja) 2015-11-02 2016-11-02 ターボ機械、特に航空機タービン又はジェットエンジンのブレードの非接触三次元検査のための装置

Country Status (10)

Country Link
US (2) US10731975B2 (ja)
EP (1) EP3390961B1 (ja)
JP (1) JP2018538549A (ja)
CN (1) CN108463689B (ja)
CA (1) CA3007826C (ja)
ES (1) ES2913330T3 (ja)
FR (1) FR3043194B1 (ja)
HU (1) HUE058752T2 (ja)
PL (1) PL3390961T3 (ja)
WO (1) WO2017076853A1 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110220479A (zh) * 2019-07-16 2019-09-10 深圳数马电子技术有限公司 非接触式钥匙齿形学习的方法及系统
CN113074658B (zh) * 2021-03-19 2022-05-03 中国科学院自动化研究所 航空发动机叶片修复智能检测工作站

Family Cites Families (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4007990A (en) * 1975-05-23 1977-02-15 Acuity Systems, Incorporated Apparatus and method for measuring refractive properties of a sphero-cylindrical optical system
US4547674A (en) 1982-10-12 1985-10-15 Diffracto Ltd. Optical triangulation gear inspection
DE4142676A1 (de) 1991-12-21 1993-07-01 Zeiss Carl Fa Verfahren und vorrichtung zur vermessung von objekten, insbesondere zahnraedern, mittels projizierter streifenmuster
US5570186A (en) * 1992-04-28 1996-10-29 Mtu Motoren- Und Turbinen-Union Munich Gmbh Method for inspecting the curvature of a profile, such an edge of a turbine blade
US5444536A (en) * 1992-04-28 1995-08-22 Mtu Motoren- Und Turbinen-Union Muenchen Gmbh Apparatus for measuring the curvature of a profile, such as an edge of a turbine blade
US5563808A (en) * 1993-05-03 1996-10-08 General Electric Company Pilger mill mandrel measuring device
US6094269A (en) * 1997-12-31 2000-07-25 Metroptic Technologies, Ltd. Apparatus and method for optically measuring an object surface contour
US6912446B2 (en) * 2002-10-23 2005-06-28 General Electric Company Systems and methods for automated sensing and machining for repairing airfoils of blades
US7327857B2 (en) * 2004-03-09 2008-02-05 General Electric Company Non-contact measurement method and apparatus
DE102008039838B4 (de) * 2008-08-27 2011-09-22 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Verfahren zum Abtasten der dreidimensionalen Oberfläche eines Objekts mittels eines Lichtstrahl-Scanners
CN101458072A (zh) * 2009-01-08 2009-06-17 西安交通大学 一种基于多传感器的三维轮廓测量装置及其测量方法
US8004694B2 (en) * 2009-03-27 2011-08-23 Gll Acquistion LLC System for indirectly measuring a geometric dimension related to an opening in an apertured exterior surface of a part based on direct measurements of the part when fixtured at a measurement station
FR2949152A1 (fr) * 2009-08-17 2011-02-18 Eads Europ Aeronautic Defence Jauge de deformation et systeme de localisation spatiale de telles jauges
DE102010021421A1 (de) 2010-05-10 2011-11-10 Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung von Parametern der Verzahnung eines Verzahnungsteils
CN101922912B (zh) * 2010-07-22 2012-05-09 北京矿冶研究总院 三维激光扫描测量方法和装置
US8899115B2 (en) * 2011-04-20 2014-12-02 United Technologies Corporation Method and system for locating a laser vibrometer during non-contact scanning
EP2589925A1 (de) * 2011-11-02 2013-05-08 Siemens Aktiengesellschaft 3D-Oberflächeninspektionssystem mittels 2D-Aufnahmen und Verfahren
US9154743B2 (en) * 2012-01-31 2015-10-06 Siemens Energy, Inc. System and method for optical inspection of off-line industrial gas turbines and other power generation machinery while in turning gear mode
US9709463B2 (en) * 2012-01-31 2017-07-18 Siemens Energy, Inc. Method and system for surface profile inspection of off-line industrial gas turbines and other power generation machinery
CN102749041B (zh) * 2012-07-13 2014-10-08 合肥工业大学 一种螺旋桨型面轮廓误差测量仪及测量方法
US9739167B2 (en) * 2012-07-25 2017-08-22 Siemens Energy, Inc. Method and system for monitoring rotating blade health
CN103148784B (zh) * 2013-03-14 2016-01-20 哈尔滨鹰瑞达科技开发有限公司 一种大型叶片全尺寸检测方法
JP2014202534A (ja) * 2013-04-02 2014-10-27 株式会社東芝 動翼測定装置と動翼測定方法
US9605950B2 (en) * 2013-05-22 2017-03-28 Cognex Corporation System and method for efficient surface measurement using a laser displacement sensor
CN103307998B (zh) * 2013-05-27 2016-03-23 深圳先进技术研究院 一种三维扫描系统及方法
DE112014002603T5 (de) 2013-05-30 2016-04-07 Sintokogio, Ltd. Oberflächeneigenschaftenprüfeinrichtung, Oberflächeneigenschaftenprüfsystem und Oberflächeneigenschaftenprüfverfahren
CN103453849B (zh) * 2013-07-18 2016-01-20 黑龙江科技大学 多光学传感器协同的复杂曲面零件三维测量方法与系统
US9418424B2 (en) * 2013-08-09 2016-08-16 Makerbot Industries, Llc Laser scanning systems and methods
US20150047168A1 (en) * 2013-08-13 2015-02-19 Allister William James Repair chain for turbomachinery components using additive manufacturing technology
CN103411592B (zh) * 2013-08-28 2015-07-29 南京南化建设有限公司 一种激光对中装置及其对中方法
US9501820B2 (en) 2014-01-03 2016-11-22 Bell Helicopter Textron Inc. Automated nital etch inspection system
CN204269086U (zh) * 2014-12-11 2015-04-15 华中科技大学 一种高精度的航空发动机叶片自动三维测量系统
CN104567679B (zh) * 2015-01-08 2017-11-24 华中科技大学 一种涡轮叶片视觉检测的系统
FR3035207B1 (fr) * 2015-04-14 2021-01-29 Mesure Systems3D Dispositif modulaire de mesure sans contact et systeme de mesure et de controle correspondant
EP3321628B1 (de) 2016-11-10 2020-01-01 Klingelnberg AG Koordinaten-messvorrichtung mit optischem sensor und entsprechendes verfahren

Also Published As

Publication number Publication date
ES2913330T3 (es) 2022-06-01
HUE058752T2 (hu) 2022-09-28
EP3390961B1 (fr) 2022-03-09
US11359913B2 (en) 2022-06-14
FR3043194A1 (fr) 2017-05-05
US10731975B2 (en) 2020-08-04
FR3043194B1 (fr) 2019-04-19
EP3390961A1 (fr) 2018-10-24
PL3390961T3 (pl) 2022-06-27
CA3007826A1 (en) 2017-05-11
US20180321028A1 (en) 2018-11-08
US20210116238A1 (en) 2021-04-22
WO2017076853A1 (fr) 2017-05-11
CN108463689A (zh) 2018-08-28
CA3007826C (en) 2023-05-16
CN108463689B (zh) 2024-05-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3182102B1 (en) System and method for inspecting turbine blades
EP3077807B1 (en) System and method for inspection of components
US7174788B2 (en) Methods and apparatus for rotary machinery inspection
JP2011509402A (ja) 超音波検査(ut)を三次元座標測定機(cmm)と統合するための方法及びシステム
JP2018538549A (ja) ターボ機械、特に航空機タービン又はジェットエンジンのブレードの非接触三次元検査のための装置
JP2018537693A (ja) 歯部付き機械部品の非接触三次元検査を実施する装置
US10295501B2 (en) Method for ultrasound scanning of a weld buildup
US20230314116A1 (en) Airfoil tool mount
US20230304476A1 (en) Feedback inspection systems and methods
US20230305156A1 (en) Dual scanner inspection systems and methods
EP3835218B1 (en) Methods and apparatus for inspecting an engine
EP4249731A1 (en) Multi-stage inspection systems and methods
EP3836076A1 (en) Methods and apparatus for inspecting an engine
US20230341356A1 (en) Inspection systems and methods for sealing surfaces
CN112985256B (zh) 高压转子篦齿盘心对接算法
US20240037909A1 (en) Performing vane classification for turbine engines using structured light three-dimensional (3d) scans
US20230306163A1 (en) Inspection systems and methods with airfoil sheaths