鑄造渦輪葉片視覺檢測裝置樣機設計.pdf

1、航空渦輪葉片服役于高溫、高壓、高載荷等惡劣工況環(huán)境下，為滿足功能需求，通常采用鈦合金、鎳基高溫合金等難加工材料鑄造而成。渦輪葉片曲面為薄壁結構，在鑄造成型時由于熱應力分布不均會導致葉片易產生彎曲變形，使其輪廓偏離設計要求。現(xiàn)有葉片檢測方法主要有樣板間隙法和三坐標機測量法，效率低下、自動化程度低。針對以上問題，本文設計了鑄造渦輪葉片視覺檢測裝置樣機，主要包括：
　?。?）搭建鑄造渦輪葉片光學測量平臺。根據(jù)測量需求確定測量平臺由平移和

2、旋轉兩個自由度構成，選擇線結構光視覺傳感器作為測量裝置的核心部件；根據(jù)工廠實際檢測時以葉片榫頭底面為定位面的裝夾原則，設計了鑄造渦輪葉片視覺檢測專用夾具；結合傳感器測量原理進行了系統(tǒng)平移和旋轉自由度的標定研究，并完成平移軸、旋轉軸及裝夾定位面的標定算法設計，編寫標定軟件模塊，通過實驗得到相應的標定參數(shù)。
　?。?）設計線結構光視覺傳感器。根據(jù)線結構光測量原理，進行攝像機標定和激光平面標定算法研究；根據(jù)測量需求對傳感器硬件進行選型，

3、建立傳感器測量模型，對相機與激光器中心水平間距、光軸夾角等傳感器內部參數(shù)進行優(yōu)化分析，結合優(yōu)化參數(shù)進行傳感器內部結構設計；完成了相機和激光平面的現(xiàn)場標定算法設計并進行編程實現(xiàn)，實驗表明相機標定誤差為0.192像素，激光平面標定精度為0.013mm。
　　（3）提出一種改進的激光條紋中心線提取算法。該算法首先使用中值濾波、連通域去噪、邊緣毛刺去除等步驟完成激光條紋所在區(qū)域的預處理，再采用基于法線方向的兩步灰度重心法對預處理圖像進行條

4、紋中心線的提取，最后使用非均勻三次B樣條擬合方法對提取結果進行修正，此方法解決了由像素分辨率限制導致的局部尖點問題，該算法提取速度快，單幅圖像處理時間為0.05s。
　?。?）編寫測量系統(tǒng)軟件。完成傳感器及測量系統(tǒng)的精度標定實驗和鑄造渦輪葉片的檢測實驗，可實現(xiàn)葉片特征截面前后緣半徑、最大厚度以及中弧線位置的檢測，并自動輸出結果報表。根據(jù)德國VDI/VDE標準，對線結構光傳感器和葉片檢測裝置的測量精度進行評定，傳感器精度0.03mm