鑄造渦輪葉片視覺檢測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)復雜，具有葉身細長、橫截面彎扭大、葉片邊緣薄等特點，鑄造過程工藝繁多，葉身易變形，對鑄造渦輪葉片型面輪廓進行精密檢測是保證其鑄造質(zhì)量的關鍵一環(huán)。針對鑄造渦輪葉片非接觸式視覺檢測需求，本文研究了線結(jié)構(gòu)光視覺傳感器的參數(shù)誤差、視覺檢測過程幾何誤差等傳遞模型和檢測精度提升方法，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；通過控制變量法計算出傳感器內(nèi)部的最佳結(jié)構(gòu)參數(shù)，并對相機和激光器的安裝角度、安裝方式、安裝距離等進行誤差分析；建立傳感器物面與像面成像關系，并以傳感器測量范圍和測量景深為約束條件，優(yōu)化傳感器的長度、寬度、厚度等結(jié)構(gòu)參數(shù)，優(yōu)化后標準球平均測量精度可達0.0206mm。
　?。?）鑄造渦輪葉片視覺檢測裝置幾何誤差分析。建立渦輪葉片

3、視覺檢測裝置的安裝誤差、制造誤差、運動誤差等幾何誤差模型，計算各誤差源對該裝置檢測精度的影響；根據(jù)渦輪葉片截面幾何偏差最大允許值，運用激光跟蹤儀和0.05mm厚度的工業(yè)墊片對鑄造渦輪葉片視覺檢測裝置進行結(jié)構(gòu)調(diào)整，以保證平移軸和待測葉片截面、旋轉(zhuǎn)軸和待測葉片截面的垂直度關系，結(jié)構(gòu)優(yōu)化后標準球平均測量精度提升至0.0301mm。
　?。?）環(huán)境振動對精度穩(wěn)定性影響的驗證實驗。根據(jù)國家標準，確定葉片視覺檢測裝置工作的環(huán)境振動條件；結(jié)合裝

4、置各部分的密度、彈性模量、泊松比等材料特性，運用ADAMS仿真分析該裝置模態(tài)頻率，找出受環(huán)境振動影響最大的位置；搭建振動試驗平臺，運用激振器施加水平方向和豎直方向的振動信號，同時用標準陶瓷球測量裝置的精度，驗證葉片視覺檢測裝置在環(huán)境振動條件下檢測精度的穩(wěn)定性。
　?。?）葉片視覺檢測裝置精度測試實驗。根據(jù)德國VDI/VDE標準，采用標準雙球?qū)θ~片檢測裝置進行測量精度評定；完成不同型號渦輪葉片的視覺測量，并采用課題組自主開發(fā)的iCl