[发明专利]一种航空叶片榫头激光扫描测量机及测量方法

权利要求书

1.一种航空叶片榫头激光扫描测量机，其特征是，测量机由固定桥式测量平台、传感器部分和榫头工装夹具部分组成；

所述固定桥式测量平台由大理石测量台(1)、左右立柱(2’、2)和横梁(9)组成；大理石测量平台(1)的侧面加工有平台沉头孔(1a)、表面加工有凹槽和平台电机安装孔；左右立柱(2’、2)的底部加工有螺纹孔、前表面有立柱电机安装孔、顶部有横梁安装榫头、榫头螺纹孔；横梁(9)加工有横梁孔(9a)、T型板安装孔、底部加工有安装榫槽；首先，将左右立柱(2’、2)分别安装到大理石测量台(1)表面的凹槽内，将立柱固定螺钉旋入平台沉头孔(1a)，并与左右立柱(2’、2)底部的螺纹孔配合，实现左右立柱(2’、2)的固定；最后，将横梁安装榫头与横梁底部的安装榫槽配合，横梁固定螺钉旋入横梁孔(9a)中，并深入到榫头螺纹孔中，完成固定桥式测量平台的搭建；

传感器部分分为左右立柱线激光传感器部分和横梁线激光传感器部分，在左右立柱线激光传感器部分中，左右立柱线激光传感器部分结构完全相同；用L型连接板螺栓将L型连接板(4)固定在左右立柱直线电机工作台(5)上，用电机安装螺钉将带光栅位置反馈的直线电机(8)安装到右立柱(2)上的L型连接板(4)上，用传感器安装螺钉(7)将右线激光传感器(6)紧固在L型连接板(4)上表面上，完成右侧立柱传感器部分的组装；用电机安装螺钉将带光栅位置反馈的直线电机(8)安装到左立柱(2’)上的L型连接板(4)上，用传感器安装螺钉(7)将左线激光传感器(12)紧固在L型连接板(4)上表面上，完成左侧立柱传感器部分的组装；横梁传感器部分中，通过旋入安装孔(10a)中的T型板固定螺钉将T型连接板(10)固定在横梁(9)上；利用传感器安装螺钉(7)将线激光传感器(11)紧固在T型连接板(10)的工作台面上，完成横梁传感器部分的安装；

榫头工装夹具部分中，利用电机安装螺钉将带光栅位置反馈的平台直线电机(16)固定到两立柱中间的大理石测量平台(1)上，挡板(24)下方的限位槽与矩形导轨(28)配合，螺母缸套(25)安装到挡板(24)中间部位，且与伺服电机(18)的丝杠主轴(27)构成丝杠螺母副，榫头工装夹具中，夹具上盖(22)与夹具底座(17)通过工装夹具安装螺栓(21)和螺母(20)连接固定，完成榫头工装夹具(14)的安装；最后，夹具安装螺钉旋入夹具安装孔(14a)处，将榫头工装夹具(14)安装到平台直线电机工作台(15)上。

2.一种航空叶片榫头激光扫描测量机测量方法，其特征是，该方法采用激光扫描测量机进行测量；首先标定传感器，然后，利用工装夹具装夹待测榫头，保持传感器位置不变，直线电机带动待测榫头线性移动，完成线激光单次扫描；再进行二次扫描侧面轮廓或直接反向移动直线电机工作台回初始位置，将得到的点云数据协调处理，生成带测榫头三维模型，特征提取，进行产品合格评价；测量方法的具体步骤如下：

第一步标定传感器，装夹并首次扫描待测榫头；

调整三个传感器位置至标准安装距离，标定传感器，使得线激光平面a、b、c垂直XOY面与YOZ面，a、b、c共面，且a、b测量面重合；再将待测榫头(13)放置在榫头工装夹具(14)中，由伺服电机(18)带动挡板(24)直线移动；此时，左线激光传感器(12)的激光平面b与榫头左轮廓面交线为L；左、右线激光传感器(12、6)和横梁线激光传感器(11)保持位置姿态不变，平台直线电机工作台(15)带动榫头工装夹具(14)沿Y轴“+”向移动；此时，左线激光传感器(12)扫描榫头左轮廓面，右线激光传感器(6)扫描榫头右轮廓面，横梁线激光传感器(11)扫描榫头两同心圆弧面M1与M2，实现榫头整体轮廓扫描；

第二步二次扫描侧面轮廓或直接反向移动工装夹具；

若榫头高度大于传感器线宽，单次扫描不能得到榫头完整轮廓，此时利用直线电机(8)带动右线激光传感器(6)沿Z轴“+”向移动，左线激光传感器(12)进行相同位置变化，使激光平面a、b上移；然后，平台直线电机工作台(15)带动榫头工装夹具(14)沿Y轴“-”向移动，直至工作台返回初始位置，完成榫头两侧面轮廓的第二次扫描；若单次扫描已得到榫头完整轮廓，将传感器停止工作；平台直线电机工作台(15)带动榫头工装夹具(14)沿Y轴“-”向移动，直至工作台返回初始位置；

第三步处理点云数据，生成榫头三维模型，进行合格评价；

将得到的点云数据进行高效协调处理，包括：数据去噪处理、数据精简、数据优化整理；将三个传感器坐标系统一转换到测量台坐标系，通过高斯过程模型进行多传感器数据融合，基于局部区域控制点优化调整的G1光滑拼接方法，生成待测榫头的三维模型；利用得到的榫头三维模型与点云数据，进行特征提取，与检测标准进行比对得到测量数据，即可判断榫头是否合格；完成测量后，伺服电机(18)通过丝杠主轴(27)松开挡板(24)，小心取出扫描完的待测榫头(13)。