[发明专利]一种用于可调桨叶片的激光测量装置、系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于先进测量技术领域，具体涉及一种用于可调桨叶片的激光测量装置、系统及方法。

背景技术

在现在的航空、航海和汽车领域，自由曲面类零件有着越来越多的应用，这就对自由曲面类工件的测量提出了更高的要求，测量精度和效率直接影响到零件加工的精度与效率。

大型船用螺旋桨作为典型的复杂曲面类工件，其桨叶的形状的精度在很大程度上影响着推进器的性能，可调螺距螺旋桨的桨叶作为一种新的桨叶形式，在船舰上的使用也会越来越广泛，可调螺距螺旋桨的桨叶不固定在桨毂上，可以围绕垂直于桨轴的轴线转动。利用桨毂内的操纵机构转动桨叶，改变螺距角，从而改变推力的大小和方向，以适应舰艇前进、后退、停止和变速等要求。可调螺距螺旋桨可在不同航行工况下充分利用主机的功率和转速，利用无级变速，但构造复杂，造价高，维修难度大，因此对加工制造的精度要求很高。

目前在螺旋桨加工类企业中，一般是由工厂的工作人员借助测量工具，如卡钳、千分表、螺距规等对叶片各几何参数进行测量，偶尔使用三坐标测量仪作为辅助仪器。采用这种人工为主、机器为辅的测量方法，测量范围有限，辅助时间较长，设备投入大，同时存在二次装夹定位误差以及人为引进的操作误差。

发明内容

为了解决可调桨叶片制造领域的测量问题，本发明提供了一种可调桨叶片激光测量装置、系统及方法，实现可调桨叶片的全自动测量，有效提高测量精度和效率。

一种可调桨叶片激光测量装置，包括底座、旋转台、激光位移传感器、横向移动机构和纵向移动机构；

底座，用于支撑测量装置其它部件；

旋转台，安装于底座上，用于放置和旋转待测可调桨叶片；

横向移动机构，安装于底座上，用于在水平方向上调节激光位移传感器相对可调桨叶片上测点的位置；

纵向移动机构，安装于横向移动机构上，用于在竖直方向上调节激光位移传感器相对可调桨叶片上测点的位置；

激光位移传感器，安装于纵向移动机构上，用于采集可调桨叶片上测点与激光位移传感器之间的距离。

进一步地，所述横向移动机构包括安装于底座上的横向移动平台、第一滚珠丝杠、第一伺服电机和第一光栅尺，第一伺服电机用于通过第一滚珠丝杠驱动横向移动平台横向移动，第一光栅尺用于测量横向移动平台的横向移动位移。

进一步地，所述纵向移动机构包括竖直架、纵向移动块、第二滚珠丝杠、第二伺服电机和第二光栅尺，竖直架安装于所述横向移动平台上，纵向移动块、第二滚珠丝杠和第二光栅尺安装于竖直架上，第二伺服电机用于通过第二滚珠丝杠驱动纵向移动块纵向移动，第二光栅尺用于测量纵向移动块的纵向移动位移。

进一步地，所述激光位移传感器采用点光源激光位移传感器。

一种可调桨叶片激光测量系统，包括

底座，用于支撑测量装置其它部件；

旋转台，安装于底座上，用于放置和旋转待测可调桨叶片，以使得可调桨叶片的待测面面向激光位移传感器；

横向移动机构，安装于底座上，用于在水平方向上调节激光位移传感器相对可调桨叶片上测点的位置；

纵向移动机构，安装于横向移动机构上，用于在竖直方向上调节激光位移传感器相对可调桨叶片上测点的位置；

激光位移传感器，安装于纵向移动机构上，用于采集可调桨叶片上测点与激光位移传感器之间的距离；

控制中心，分别连接旋转台、纵向移动机构、横向移动机构和激光位移传感器，用于控制旋转台旋转以使得可调桨叶片的待测面面向激光位移传感器，用于控制纵向移动机构和横向移动机构的运动以移动激光位移传感器至目标位置，接收纵向移动机构和横向移动机构反馈的激光位移传感器的位置信息，接收激光位移传感器采集的测点与传感器间的距离信息，结合激光位移传感器的位置信息和叶片测点与传感器间的距离信息计算得到测点的空间坐标。

进一步地，所述控制中心包括运动控制卡和激光检测模块，激光检测模块包括CAD模型导入模块、测点路径规划模块、测量参数输入模块、数据通信模块和测量数据处理模块；

CAD模型导入模块，用于导入待测可调桨叶片的CAD模型；

测点路径规划模块，用于依据CAD模型的几何信息确定测点分布，规划测量路径，进而生成测量指令，将测量指令传送给运动控制卡；

测量参数输入模块，用于输入激光位移传感器的工作参数；

数据通信模块，用于接收纵向移动机构和横向移动机构反馈的激光位移传感器的位置信息，接收激光位移传感器采集的叶片测点与传感器间的距离信息；