[发明专利]燃气轮机叶片精度快速检测装置及其检测方法

权利要求书

1.一种燃气轮机叶片精度快速检测装置，包括一个工作台和固定于工 作台台面上的叶片定位装置，所述叶片定位装置由定位销、榫头定位元件 和定位挡板组成，定位挡板垂直固定于榫头定位元件的一端，榫头定位元 件设有固定叶片的置片槽，定位销垂直固定于定位挡板的内侧且伸入置片 槽内，其特征在于：还包括轮廓测量装置，所述的轮廓测量装置对称设置 于所述叶片定位装置的两侧，该轮廓测量装置中包含采集叶片截面轮廓数 据的测量元件；所述轮廓测量装置还包括丝杠、导轨、轴承、轴承座和联 轴器，所述丝杠的两端通过轴承座内的轴承支撑，所述导轨位于丝杠的下 方，导轨的两端封闭于轴承座，所述测量元件的上部套装于丝杠上，测量 元件的下端与导轨配合，所述联轴器装于丝杠的一端并与电机相连，所述 测量元件由电机驱动沿丝杠在导轨上作直线运动，测量元件的运动轨迹与 所述榫头定位元件上置片槽的走向一致；所述测量元件主要包括测量笔、 弹簧、光栅尺测量器、光栅尺和套筒，所述套筒上部设有与所述丝杠套装 的通孔，套筒中部设有与所述通孔相垂直走向的腔体，该腔体的中前部设 有限位装置，所述测量笔的笔杆上设有限位板，限位板沿测量笔的周向设 置，该限位板位于腔体限位装置的内侧，所述限位装置与限位板配合限制 测量笔的位置，测量笔贯穿套筒的腔体，测量笔的尾部设有光栅尺，光栅 尺对应面的套筒上设有配套的光栅尺测量器，所述弹簧套装于测量笔中段 且限制于测量笔限位板与套筒腔体末端之间，测量笔的笔尖与被检叶片曲 面保持接触，套筒的下端与导轨配合。

2.根据权利要求1所述的燃气轮机叶片精度快速检测装置，其特征在 于：所述的限位板设于测量笔前部1/3至1/2区间内，限位板将测量笔分 为前后两段，前段为圆柱和圆锥，圆锥位于最前端，后段为棱柱，所述光 栅尺设于测量笔尾部的棱柱面上，所述腔体的末端设有与测量笔后段棱柱 相配合的棱柱孔，供测量笔后段尾部穿过。

3.根据权利要求1所述的燃气轮机叶片精度快速检测装置，其特征在 于：所述的限位装置为对称设置的螺杆。

4.根据权利要求1所述的燃气轮机叶片精度快速检测装置，其特征在 于：所述轮廓测量装置通过立柱固定于工作台上，立柱上设有调节螺栓， 该调节螺栓与轮廓测量装置的轴承座配合以固定和调节轮廓测量装置。

5.利用权利要求4所述的燃气轮机叶片快速检测装置的检测方法，其 特征在于，包括以下步骤：

a.将待检燃气轮机叶片装夹于所述检测装置中，建立检测装置坐标系 P；

b.在已知的叶片三维数据中选择出两个截面A₁、A₂，得到其数据，分 别为B₁、B₂，并且将这些数据作为基准；

c.启动轮廓测量装置，使两个轮廓测量装置在相同高度采集得到对应 截面的轮廓数据，并存入计算机；

d.通过立柱调整轮廓测量装置的高度，改变测量截面，采集截面轮廓 数据，并存入计算机；

e.根据步骤c得到A₁截面的轮廓数据B₃，根据步骤d得到A₂截面轮廓 数据B₄；

f.将步骤b得到的数据B₁、B₂离散化，并分别从两个截面上选出6个 特征点，记为P₁、P₂、P₃、P₄、P₅、P₆、P₇、P₈、P₉、P₁₀、P₁₁、P₁₂；在检测 装置坐标系P中点P_i的坐标为(x_i，y_i，z₁)；

g.将步骤e得到的数据B₃、B₄离散化，分别从A₁、A₂两个截面实际测 量得到的数据B₃、B₄中找到截面轮廓中对应位置的6个特征点，记为P′₁、P′₂、 P′₃、P′₄、P′₅、P′₆、P′₇、P′₈、P′₉、P′₁₀、P′₁₁、P′₁₂；在检测装置坐标系P中点P_i′的 坐标为(x′_i，y′_i，z₂)；

h.根据步骤f，g得到的坐标数据，我们利用平面坐标转换公式来计 算两个截面的误差，其中Δx，Δy为平面的平移误差，θ为扭转角度；点P_i， 其基准坐标为(x_i，y_i，z_i)，按照截面位置误差计算得到的坐标假设为(x_i1，y_i1，z_i)， 而实际测量得到坐标为(x′_i，y′_i，z_i)，按照最小二乘法来计算截面误差值：

cosθsinθΔx-sinθcosθΔy001xiyi1=xi1yi11]]>

Δti=(xi′-xi1)2+(yi′-yi1)2]]>

A=Σi=1nΔti]]>

当A取得最小时，就得到截面的误差数据，由此可得A₁、A₂两个截面 的误差分别为γ₁、γ₂；γ₁＝(Δx₁，Δy₁，θ₁)，γ₂＝(Δx₂，Δy₂，θ₂)；

i.根据步骤h得到的截面误差γ₁、γ₂，可以计算出叶片在平行于坐标 系Z＝0平面的整体平移误差为叶片的扭转误差为 (θ1+θ22).]]>