[发明专利]涡轮导向器排气面积自动测量系统及测量方法

权利要求书

1.涡轮导向器排气面积自动测量系统，其特征在于：包括：数据采集模块、变位机构模块和数据处理模块(8)；

所述数据采集模块采用非接触测量方法，测量被测导向器(5)每个喉道轮廓的三维点云坐标；

所述变位机构模块用于自动调整所述数据采集模块与所述被测导向器(5)间的相对空间位置，以实现所述数据采集模块对所述被测导向器(5)的遍历扫描；

所述数据处理模块(8)依据所述数据采集模块测得的每个喉道轮廓的三维点云坐标，拟合每个喉道的三维轮廓，进而计算每个喉道的排气面积与被测导向器(5)总排气面积。

2.如权利要求1所述的涡轮导向器排气面积自动测量系统，其特征在于：所述数据采集模块包括：光学扫描仪(4)和定位工装(6)；

所述光学扫描仪(4)与所述变位机构模块相连，通过所述变位机构模块带动所述光学扫描仪(4)运动，以定位所述光学扫描仪(4)与所述被测导向器(5)的相对空间位置；

所述定位工装(6)定位、夹紧所述被测导向器(5)；同时在所述定位工装(6)上沿周向间隔设置有三个以上能够被所述光学扫描仪(4)识别的标记点。

3.如权利要求2所述的涡轮导向器排气面积自动测量系统，其特征在于：所述光学扫描仪(4)上设置有测距模块，用于测量所述光学扫描仪(4)镜头与被测导向器(5)间的距离，使所述光学扫描仪(4)进行测量时处于最佳测量距离。

4.如权利要求3所述的涡轮导向器排气面积自动测量系统，其特征在于：所述测距模块采用红外定位传感器。

5.如权利要求2所述的涡轮导向器排气面积自动测量系统，其特征在于：所述变位机构模块包括：六自由度机器人(3)、单轴转台(7)与自动化控制单元(1)；

所述光学扫描仪(4)与所述六自由度机器人(3)的末端相连，通过所述六自由度机器人(3)带动所述光学扫描仪(4)运动；

所述单轴转台(7)通过所述定位工装(6)与所述被测导向器(5)相连，用于带动所述被测导向器(5)回转；

所述自动化控制单元(1)依据预设程序控制所述六自由度机器人(3)、所述光学扫描仪(4)和所述单轴转台(7)运动，完成所述光学扫描仪(4)对所述被测导向器(5)的遍历扫描。

6.如权利要求5所述的涡轮导向器排气面积自动测量系统，其特征在于：所述六自由度机器人(3)为协作机器人，具有自动工作模式和协作工作模式。

7.如权利要求5所述的涡轮导向器排气面积自动测量系统，其特征在于：将所述单轴转台(7)主轴设计为所述六自由度机器人(3)的第七轴，即将单轴转台控制器集成在六自由度机器人控制器中，通过六自由度机器人控制器实现对所述六自由度机器人(3)和所述单轴转台(7)的控制。

8.如权利要求2所述的涡轮导向器排气面积自动测量系统，其特征在于：所述定位工装(6)为碳纤维材质。

9.涡轮导向器排气面积自动测量方法，基于上述权利要求5-8任一项所述的涡轮导向器排气面积自动测量系统；其特征在于：

步骤一：将被测导向器(5)与定位工装(6)连接固定；

步骤二：通过上位机启动自动化控制单元(1)，所述自动化控制单元(1)控制六自由度机器人(3)、光学扫描仪(4)以及单轴转台(7)按照预设时序联动工作，实现自动测量；具体为：首先通过控制六自由度机器人(3)运动，定位所述光学扫描仪(4)与被测导向器(5)相对空间位置；然后启动所述光学扫描仪(4)和单轴转台(7)，进行当前位置的周向遍历扫描：即所述单轴转台(7)按照设定频率回转，所述单轴转台(7)每转设定角度向自动化控制单元(1)反馈一次信号，所述自动化控制单元(1)由此控制光学扫描仪(4)对所述被测导向器(5)的当前位置进行局部扫描，得到喉道局部三维轮廓点云数据；

步骤三：当所述单轴转台(7)回转一周后，向所述自动化控制单元(1)反馈信号，所述自动化控制单元(1)暂停所述光学扫描仪(4)和单轴转台(7)，并控制所述六自由度机器人(3)运动，将所述光学扫描仪(4)移动至下一设定位置；然后重新启动所述光学扫描仪(4)和单轴转台(7)，在当前位置重复周向遍历扫描；

步骤四：当所述光学扫描仪(4)遍历预设的所有位置后，由此完成对被测导向器(5)的自动化扫描过程，并将扫描数据实时发送给数据处理模块(8)；

步骤五：所述数据处理模块(8)依据接收到的喉道局部三维轮廓点云数据自动进行每个喉道的三维轮廓的拟合，以及每个喉道的排气面积与被测导向器(5)总排气面积的计算。