[发明专利]一种涡轮叶片视觉检测的系统

说明书

技术领域

本发明属于视觉检测领域，具体涉及一种叶片视觉检测的系统和方法。

背景技术

随着制造工业的迅速发展，产品形状设计日益复杂，复杂曲面在工程领域中广泛使用。其中变截面复杂曲面更是在航空发动机叶片，汽轮机叶片，船用螺旋桨桨叶中广泛应用。

这里叶片类零件在加工完成前需要进行检测，以保证其加工的精度。例如航空铸造叶片尺寸终检需要对叶片复杂曲面进行测量，将特征参数与产品模型进行比对，对铸造叶片进行评定。但是，这类零件其强扭曲、薄壁件、易变形、低损伤，造成加工检测上的困难。

传统测量方式主要采用三坐标机对叶片表面逐点测量，测量数据量大、测量效率慢、数据处理慢，不能够快速得到叶片特征尺寸，大大降低了生产效率。例如采用离线三坐标测量机检测，即用三坐标机对叶片表面逐点测量，但这种方式测量数据量大、测量效率慢、数据处理慢，不能够快速得到叶片特征尺寸，大大降低了生产效率。另外，采用人工检测方式，通过人工靠模板对叶片铸造余量、局部校正量、尺寸误差等进行检测，但是，这种方式涉及复杂的二次装夹、多品种模板定制设计、人工手动操作等，效率低下，无法满足铸造涡轮叶片的快速测量和型面精度控制需求。

为克服上述检测方式的缺陷，现有技术中出现了基于机器视觉技术的非接触式测量方式，其中，结构光三维形貌测量是使用较广泛的一种测量方式。结构光三维形貌测量有双目视觉测量和线结构光视觉测量两种方式，其中线结构光测量系统由于其快速、精确、稳定性好，而且结构简单，易于实现等优势，在各个领域得到了更广泛的应用。

目前的线结构光测量系统如美国康耐视、日本基恩士和三丰、德国MAHR等等，其虽然具有较高的测量精度，但仍然存在许多问题，例如部分系统在小景深的情况下，能够达到很高的测量精度，但一旦景深增大到一定距离，精度则大大降低；另外，部分测量系统测量时间较长，基本上达到100s左右，而且测量范围较小，仅适应于一定尺寸大小的航空叶片而无法实现对叶片的全面测量。

专利文献CN104236879A公开了一种基于机器视觉的发动机叶片动静态检测系统及方法，其通过转台模拟叶片工作过程，通过高速相机对叶片进行拍摄，同时利用高精度投影编码系统降低了叶片的反光对拍摄产生的影响，产生高分辨率、高对比度的数字图像，同时保持图像的色彩纯度，在获取图像信息的同时通过麦克风阵列获取叶片转动时的声音信号，并与正常工作时的声音信号进行比对，判断不同故障情况下声音信号的差异。

该方案能够实现如叶片型面等参数的测量并能够分析叶片振动过程中出现的常见故障，如叶片失衡，旋转失速，失稳等故障。但是，该系统仅是通过带动叶片的旋转实现对叶片各个表面的测量，而对于截面变化的复杂叶片，其无法获得多个不同截面下的测量数据，而且由于其成像系统为多个，使得其成像耦合处理更为为复杂，整个系统的结构也较为复杂；另外，其成像系统为传统成像，对叶片的信息采集精度会造成损失，无法获取高精度的测量数据。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种叶片视觉检测的系统和方法，其目的在于采用一次装夹操作，通过安装在高精密型电动平移台测量传感器对装夹在精密型电动旋转台上的叶片进行扫描，实现自动化的叶片检测，工作效率高，测量精度高，大大提高叶片类零件检测效率。

为实现上述目的，本发明提供一种涡轮叶片视觉检测系统，其包括：

机身，其上部设置有工作台，一顶盖设置在该机身上方并罩于所述工作台上，从而在该顶盖与工作台之间形成用于安放待测叶片和进行测量的操作空间；

电动旋转台，其安装在所述工作台表面上，用于设置待检测的叶片，该电动旋转台可被控制而在所述工作台上自转，从而可带动其上的叶片随电动旋转台的自转而旋转；以及

电动平移台，其安装在所述工作台表面上并与所述电动旋转台间隔一定距离，该电动平移台在竖直方向设置有导向滑轨，一测量传感器设置在该导向滑轨上并可被控制而相对该滑轨移动，以实现相对工作台面的上下移动；

该测量传感器具有可发出测量用激光并入射到所述叶片的激光器以及用于接收所述叶片反射光以成像的相机，通过其在工作台面的上下移动并配合相对布置的所述电动旋转台上的叶片的旋转，可实现对所述叶片的轴向上下以及两表面的多点扫描成像，进而实现对叶片的精确快速扫描测量。