[发明专利]一种用于测量气膜孔形位参数的五轴影像测量装置

摘要

本发明是一种用于测量气膜孔形位参数的五轴影像测量装置，可以用于获取航空发动机中的空心涡轮叶片上的气膜孔特征的孔径大小、轴线空间角度和孔中心坐标等形状和位置参数，从而真实地描述出每个气膜孔的实际状态，对每个气膜孔的加工质量进行综合评价。本发明基于机器视觉测量原理，采用背向照明与前向照明相结合的照明方式，通过三个直线轴和两个回转轴之间的联动来改变被测空心涡轮叶片与图像采集装置的空间位置和姿态，并基于所采集到的气膜孔图像的形状特征来判断图像采集装置与被测气膜孔的对准精度。本发明的结构紧凑、测量精度高、使用方便，可以进行自动化测量，从而提供了一种高精度、高效率、高可靠性的检测气膜孔加工质量的技术手段，也可以用作通用的五轴影像测量设备。

主权项

1.一种用于测量气膜孔形位参数的五轴影像测量装置，其特征在于：该装置具有五个运动轴，包括X、Y、Z三个直线轴和A、B两个回转轴，并且可以实现五轴联动。其中，X轴和Y轴位于水平面内，而Z轴处于竖直方向；A轴的回转轴线方向与Y轴的运动方向平行；B轴的回转轴线方向与Z轴的运动方向平行。在该装置的五轴布局中，X、Y、Z三个直线轴与回转轴A集成在一起，而回转轴B单独布置。该装置包括一个工作台(1)，在工作台(1)的水平表面上安装一个能够产生X轴、Y轴和Z轴三个方向上的直线运动的移动桥架(4)，其中，X轴方向和Y轴方向平行于工作台(1)的水平表面，而Z轴方向垂直于工作台(1)的水平表面，并且X轴、Y轴和Z轴的运动方向正交，符合右手定则。在X轴、Y轴和Z轴上均配备有气浮导轨和高精度光栅尺，从而确保各轴的运动平稳和位移精度。在移动桥架(4)的Z轴的移动末端上安装电机安装座(5)，在电机安装座(5)上安装有电机(8)，而且电机(8)的输出轴的回转轴线与移动桥架(4)的Y轴的运动方向平行。将图像采集装置(6)固定在电机(8)的输出轴的端面上，并且在图像采集装置(6)的镜头(14)前端安装有前向照明光源(7)。在工作台(1)的水平表面上安装一个回转台(2)，并且使回转台(2)位于移动桥架(4)的Y轴运动行程的中间位置。回转台(2)的回转轴线与工作台(1)的水平表面垂直，叶片定位装置(3)安装在回转台(2)的工作台面上，被测空心涡轮叶片(10)安装在叶片定位装置(3)中的夹具上，进行定位和夹紧，并且使空心涡轮叶片(10)的积叠轴方向与回转台(2)的回转轴线平行。在空心涡轮叶片(10)的腔体(11)内放置背向照明光源(9)，使光线从空心涡轮叶片(10)上的气膜孔(12)中由内向外射出。