[发明专利]一种用于气膜孔形位参数影像测量的照明光源

说明书

本发明是一种用于气膜孔形位参数影像测量的照明光源，本发明技术方案是针对高压涡轮叶片上的气膜孔检测需求而专门设计，可以伸入到高压涡轮叶片上的冷却通道中对分布于其上的全部气膜孔特征进行背向照明，从而辅助影像测量装置完成气膜孔图像的采集。本发明具有原理简单、结构紧凑、使用方便、可靠性好等优点，适用于多种类型的高压涡轮叶片。

技术领域

本发明是一种用于气膜孔形位参数影像测量的照明光源，属于测量测试技术领域。

背景技术

当前，随着航空发动机性能的不断提升，涡轮前温度越来越高(甚至已经达到1677℃)，这就需要使处于温度最高、受力最复杂位置处的高压涡轮叶片必须具有相应的承温能力。当前，为了提高高压涡轮叶片的冷却效果和承温能力，在空心涡轮叶片上使用了大量的冷却气膜孔(以下简称“气膜孔”)，以在叶片表面上形成完善的冷却气膜。气膜孔是一类在叶身曲面上加工出来的孔径小、数量多、深径比大、空间角度复杂、质量要求高的冷却小孔，其孔径大小、孔中心坐标和轴线空间角度等形位参数会对气膜冷却效果产生重要影响。而针对这些参数的检测，国内尚无普适和成熟的检测设备。在生产现场，通常采用目测定性结合传统的测量手段，例如针对孔径的测量，仍以塞规为主；针对孔孔中心坐标的测量，仍以目测结合量棒等测量手段进行；而针对孔轴线的空间角度，则还无有效的测量手段，这就使得气膜孔测量结果的准确性和重复性无法满足工程需要。

随着我国航空发动机性能的不断提升，对于气膜孔形位参数的测量精度和检测效率的要求越来越高，迫切需要研制出新型、高效的自动化测量设备。近年来，随着测量技术及相关学科的飞速发展，影像测量系统在工程应用方面取得了长足进步，可以解决航空领域中传统测量手段难以解决的多种问题。其中，照明光源是影像测量系统的重要组成部分，用于将被测物体照亮并与背景区分开来，从而获得清晰、高品质、高对比度的被测物体图像。从这个角度讲，一个合适的照明光源是影像测量系统正常运行的必要条件，直接影响着后续图像处理的精度和效率。因此，要搭建出用于气膜孔特征检测的影像测量系统，对照明光源的设计和选择就成为了其中的关键环节之一，决定了整个影像测量系统的成败。

发明内容

本发明正是针对上述的现有技术状况而设计提供了一种用于气膜孔形位参数影像测量的照明光源，其目的是在高压涡轮叶片的内部对分布于其上的全部气膜孔特征进行照明，从而辅助影像测量装置完成气膜孔图像的采集，进而完成气膜孔的孔径大小、轴线空间角度和孔中心坐标等形状和位置参数的测量。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

该种用于气膜孔形位参数影像测量的照明光源，为高压涡轮叶片气膜孔特征的影像测量提供背向照明，从而辅助影像测量装置完成对每个气膜孔的形状和位置参数的测量，其特征在于：该照明光源包括上盖1、软质导光条2、紧定螺钉3、底座4、电源接口5、发光二极管8和汇聚透镜9。其中，软质导光条2插装在上盖1中的上下贯通的安装孔6中，并通过上盖1侧面的紧定螺钉孔7和紧定螺钉3进行固定。插装在上盖1上的软质导光条2的数量与被测叶片榫根11底部的冷却通道10的数量一致，软质导光条2的外径也应与叶片榫根11底部的冷却通道10的形状和尺寸相吻合，以确保软质导光条2能够插入到冷却通道10中。上盖1安装在底座4上，底座4上加工有一个长方形的内腔，在内腔的底部安装有数量与软质导光条2数量相同的发光二极管8，每个发光二极管8的发光面朝上，并且发光面上粘贴有汇聚透镜9。每个汇聚透镜9分别正对一个软质导光条2的底部端面，以使发光二极管8发出的光线经过汇聚透镜9聚光后射入软质导光条2的底部端面，从而使软质导光条2发出通体发光。在底座4的外表面上安装有电源接头5。

软质导光条2为通体光纤，包括外层和内芯，外层采用聚四氟乙烯制成，内芯采用透明高分子聚合物的光学材料制成。软质导光条2的外层和内芯的折射率相差较大，以使光在软质导光条2内传导时，不能够形成全反射而逐渐折射出来，从而形成通体发光的效果。

软质导光条2的最小弯曲半径为其外径的6～10倍，并且软质导光条2的数量要与高压涡轮叶片榫根11上的冷却通道10的数量相同。