鑄造渦輪葉片視覺檢測(cè)裝置誤差分析與參數(shù)優(yōu)化.pdf

1、渦輪葉片服役于高溫高壓、高轉(zhuǎn)速、高載荷沖擊環(huán)境下，為滿足惡劣工況下的功能需求，常采用鈦合金、鎳基合金等難加工材料鑄造而成。渦輪葉片結(jié)構(gòu)復(fù)雜，具有葉身細(xì)長(zhǎng)、橫截面彎扭大、葉片邊緣薄等特點(diǎn)，鑄造過(guò)程工藝繁多，葉身易變形，對(duì)鑄造渦輪葉片型面輪廓進(jìn)行精密檢測(cè)是保證其鑄造質(zhì)量的關(guān)鍵一環(huán)。針對(duì)鑄造渦輪葉片非接觸式視覺檢測(cè)需求，本文研究了線結(jié)構(gòu)光視覺傳感器的參數(shù)誤差、視覺檢測(cè)過(guò)程幾何誤差等傳遞模型和檢測(cè)精度提升方法，主要內(nèi)容包括：
　?。?）線

2、結(jié)構(gòu)光視覺傳感器的結(jié)構(gòu)參數(shù)誤差建模與優(yōu)化。建立激光三角法的視覺成像原理模型，得出線結(jié)構(gòu)光視覺傳感器成像公式；通過(guò)控制變量法計(jì)算出傳感器內(nèi)部的最佳結(jié)構(gòu)參數(shù)，并對(duì)相機(jī)和激光器的安裝角度、安裝方式、安裝距離等進(jìn)行誤差分析；建立傳感器物面與像面成像關(guān)系，并以傳感器測(cè)量范圍和測(cè)量景深為約束條件，優(yōu)化傳感器的長(zhǎng)度、寬度、厚度等結(jié)構(gòu)參數(shù)，優(yōu)化后標(biāo)準(zhǔn)球平均測(cè)量精度可達(dá)0.0206mm。
　?。?）鑄造渦輪葉片視覺檢測(cè)裝置幾何誤差分析。建立渦輪葉片

3、視覺檢測(cè)裝置的安裝誤差、制造誤差、運(yùn)動(dòng)誤差等幾何誤差模型，計(jì)算各誤差源對(duì)該裝置檢測(cè)精度的影響；根據(jù)渦輪葉片截面幾何偏差最大允許值，運(yùn)用激光跟蹤儀和0.05mm厚度的工業(yè)墊片對(duì)鑄造渦輪葉片視覺檢測(cè)裝置進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整，以保證平移軸和待測(cè)葉片截面、旋轉(zhuǎn)軸和待測(cè)葉片截面的垂直度關(guān)系，結(jié)構(gòu)優(yōu)化后標(biāo)準(zhǔn)球平均測(cè)量精度提升至0.0301mm。
　　（3）環(huán)境振動(dòng)對(duì)精度穩(wěn)定性影響的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，確定葉片視覺檢測(cè)裝置工作的環(huán)境振動(dòng)條件；結(jié)合裝

4、置各部分的密度、彈性模量、泊松比等材料特性，運(yùn)用ADAMS仿真分析該裝置模態(tài)頻率，找出受環(huán)境振動(dòng)影響最大的位置；搭建振動(dòng)試驗(yàn)平臺(tái)，運(yùn)用激振器施加水平方向和豎直方向的振動(dòng)信號(hào)，同時(shí)用標(biāo)準(zhǔn)陶瓷球測(cè)量裝置的精度，驗(yàn)證葉片視覺檢測(cè)裝置在環(huán)境振動(dòng)條件下檢測(cè)精度的穩(wěn)定性。
　?。?）葉片視覺檢測(cè)裝置精度測(cè)試實(shí)驗(yàn)。根據(jù)德國(guó)VDI/VDE標(biāo)準(zhǔn)，采用標(biāo)準(zhǔn)雙球?qū)θ~片檢測(cè)裝置進(jìn)行測(cè)量精度評(píng)定；完成不同型號(hào)渦輪葉片的視覺測(cè)量，并采用課題組自主開發(fā)的iCl