[发明专利]用于自动成型冷却孔测量的方法和系统

说明书

自动测量系统（400）包含多轴线成像器（500），其配置成接收工件（100）的图像，其中图像包含关于多个聚焦面（140‑152）处工件（100）的视觉信息或关于在至少两个聚焦面（140‑152）之间工件（100）的视觉信息。多轴线成像器（500）还配置成确定多个3D数据点（600）的点云，其中多个3D数据点（600）中的每个代表多个聚焦面（140‑152）中的一个与工件（100）的表面的相交或在至少两个聚焦面（140‑152）之间的散焦区域中的工件（100）的位置信息。多轴成像器（500）进一步配置成确定工件（100）的特征的多个维度并且将特征的确定的多个维度与对应于特征的确定的多个维度中的至少一些的制造规范比较。

技术领域

该描述涉及自动计量，并且更特定地，涉及用于对要测量的特征生成视图计划、实现该视图计划来生成视图数据以及分析该视图数据来生成特征的维度数据的方法和系统。

背景技术

确定特征（例如涡轮机叶片中的冷却孔）是否满足维度要求的至少一些已知方法要使用测量工具（例如销规）来度量特征。如本文使用的，维度要求指物体（例如，涡轮机叶片或其他工件）的特征的大小、间距和距离特性。然而，冷却孔采用要求更完整的孔和扩散器区域映射的更复杂设计形成。对翼型进行总气流测试，但这仅提供空气体积测试并且不一定提供孔的冷却性能的良好映射。仅以有限的成功尝试了各种测量方法，其包含X射线计算机断层摄影（CT）、同轴(in-line)和三角测量激光点探头、触摸式探头法和基于结构光的3D光学法。X射线CT能够看到孔，但没有用来足够准确地映射非常小的孔来证实维度测量满足制造或维护规范的分辨率。点探测法（光学或触摸式）要求探头的某一形式的机械扫描。对于机械扫描的需要从对孔的访问、适合孔和速度方面引入挑战。为了改进使用点探测的速度，通常做出孔是圆的并且居中的假设。以这样的方式，仅需要获取有限数量的轮廓。然而，该假设对于最佳冷却所需要的孔几何形状的公差(tolerance)水平可并不是正确的。使用特定聚焦面(focus plane)的其他显微镜方法提供孔的不完整图，这能够错过感兴趣的关键转变点，除非花时间用于更多聚焦面。

发明内容

在一个方面中，提供自动测量系统。该自动测量系统包含多轴线成像器，其配置成接收工件的图像，其中图像包含关于多个聚焦面处工件的视觉信息或关于在至少两个聚焦面之间工件的视觉信息。多轴线成像器还配置成确定多个3D数据点的点云，其中多个3D数据点中的每个代表多个聚焦面中的一个与工件的表面的相交或在至少两个聚焦面之间的散焦区域中的工件的位置信息。多轴线成像器进一步配置成确定工件的特征的多个维度并且将特征的确定的多个维度与对应于特征的确定的多个维度中的至少一些的制造规范比较。

在另一个方面中，提供用于自动测量多个成型冷却孔的维度参数的方法。该方法使用耦合于用户界面和存储器设备的计算机设备来实现。该存储器设备包含接收从每个冷却孔采集的点的3D位置数据，其中每个冷却孔包含计量器部分和扩散器部分。方法还包含提取代表计量器部分和扩散器部分的表面的细化形状的自由边界、使用提取的自由边界确定计量器部分的自由边界以及使用计量器部分的确定的自由边界确定初始孔轴线。方法还包含使用3D位置数据点的迭代高斯滤波来改进初始孔轴线、通过二次离群值消除来消除与高斯滤波的计量器部分轴线偏差以及输出确定的孔轴线和半径。