本發(fā)明涉及電氣檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種轉(zhuǎn)子葉片安裝位置檢測系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

重型燃氣機是現(xiàn)代制造技術(shù)上的皇冠，而葉片是重型燃氣機的心臟，其制造技術(shù)非常復雜，號稱現(xiàn)代制造技術(shù)皇冠上的明珠，其在轉(zhuǎn)子上安裝位置精度直接影響轉(zhuǎn)子的動平衡和服役性能，是反映轉(zhuǎn)子制造水平的重要指標。葉片形狀結(jié)構(gòu)復雜，且轉(zhuǎn)子上不同位置的葉片大小不一，給安裝位置精度檢測帶來很大困難。

現(xiàn)有的檢測方法采用萬能百分表通過表架上下前后的調(diào)節(jié)來測量葉片在轉(zhuǎn)子上的安裝精度。然而，現(xiàn)有的檢測方法，操作復雜，費時費工，這種方法由于測量基準難以把握，測量精度不好保證，成為轉(zhuǎn)子生產(chǎn)的瓶頸。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于公開一種轉(zhuǎn)子葉片安裝位置檢測系統(tǒng)及方法，以實現(xiàn)轉(zhuǎn)子葉片安裝位置的非接觸式自動檢測。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明公開了一種轉(zhuǎn)子葉片安裝位置檢測系統(tǒng)，包括：

定位工裝，其設(shè)有用于定位被測轉(zhuǎn)子的伺服電機和角位移傳感器；

測量裝置，其設(shè)有激光測距儀、用于控制所述激光測距儀經(jīng)度方向旋轉(zhuǎn)角度的經(jīng)度伺服電機和經(jīng)度角位移傳感器、以及用于控制所述激光測距儀緯度方向旋轉(zhuǎn)角度的緯度伺服電機和緯度角位移傳感器；

控制系統(tǒng)，用于控制所述定位工裝的伺服電機帶動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到起始基準線位置，然后依次旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子，使得各個葉片依次到達起始基準線位置，并在任一葉片到達起始基準線位置時，控制所述測量裝置測量該葉片上相關(guān)測量點到所述激光測距儀的距離，并通過坐標變換得到相關(guān)測量點的坐標值p(x,y,z)；

其中，α為經(jīng)度方向旋轉(zhuǎn)角度，β為緯度方向旋轉(zhuǎn)角度，r為激光測距儀到葉片測量點的距離；然后在確定相關(guān)測量點坐標值的同一坐標系下，取各測量點到該葉片理論輪廓法向距離最大值的兩倍為該葉片的安裝位置誤差。

與上述系統(tǒng)相對應的，本發(fā)明還公開一種轉(zhuǎn)子葉片安裝位置檢測方法，包括：

通過非接觸式的測量設(shè)備定位所測葉片上相關(guān)測量點的坐標值p(x,y,z)；

在確定相關(guān)測量點坐標值的同一坐標系下，取各測量點到該葉片理論輪廓法向距離最大值的兩倍為該葉片的安裝位置誤差。

本發(fā)明具有以下有益效果：

可針對重型燃氣機轉(zhuǎn)子上不同位置不同規(guī)格葉片安裝位置精度實現(xiàn)自動檢測，操作簡便，提高了檢測精度和效率，有效提高轉(zhuǎn)子的制造質(zhì)量，且不需要針對不同的轉(zhuǎn)子設(shè)計專用檢測工裝，節(jié)省了轉(zhuǎn)子的生產(chǎn)成本。

下面將參照附圖，對本發(fā)明作進一步詳細的說明。

附圖說明

構(gòu)成本申請的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中：

圖1是本發(fā)明實施例公開的轉(zhuǎn)子葉片安裝位置檢測系統(tǒng)的架構(gòu)圖；

圖2是本發(fā)明實施例公開的起始基準線及葉片燃氣輪機轉(zhuǎn)子角度示意圖；

圖3是本發(fā)明實施例公開的測量裝置的示意圖；

圖4是本發(fā)明實施例公開的確定測量點坐標的幾何示意圖；

【標記說明】：

1、定位工裝；2、控制系統(tǒng)；3、伺服電機；4、角位移傳感器；5、測量裝置；6、激光測距儀；7、經(jīng)度伺服電機；8、經(jīng)度角位移傳感器；9、緯度角位移傳感器；10、緯度伺服電機。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細說明，但是本發(fā)明可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。

實施例1

本實施例公開一種轉(zhuǎn)子葉片安裝位置檢測系統(tǒng),如圖1至圖4所示，包括用于定位轉(zhuǎn)子的定位工裝1、測量裝置5和控制系統(tǒng)2。

其中，定位工裝設(shè)有用于定位被測轉(zhuǎn)子的伺服電機3和角位移傳感器4。

其中測量裝置為非接觸式的結(jié)構(gòu)，其設(shè)有激光測距儀6、用于控制激光測距儀經(jīng)度方向旋轉(zhuǎn)角度的經(jīng)度伺服電機7和經(jīng)度角位移傳感器8、以及用于控制激光測距儀緯度方向旋轉(zhuǎn)角度的緯度伺服電機10和緯度角位移傳感器9。

本實施例中，測量裝置的工作原理如下：

緯度伺服電機控制緯度方向激光測距儀旋轉(zhuǎn)角度，通過緯度角位移傳感器形成閉環(huán)控制，確保緯度旋轉(zhuǎn)角度的精度；經(jīng)度伺服電機控制經(jīng)度方向激光測距儀旋轉(zhuǎn)角度，通過經(jīng)度角位移傳感器形成閉環(huán)控制，確保經(jīng)度旋轉(zhuǎn)角度的精度；激光測距儀經(jīng)過經(jīng)緯度旋轉(zhuǎn)后發(fā)出測距信號，測量葉片上相關(guān)測量點到測距儀基準點的距離。藉此，通過經(jīng)度方向和緯度方向的配合旋轉(zhuǎn)，使得被測葉片上各個測量點的位置都是可根據(jù)控制系統(tǒng)的控制指令便捷地自動捕捉并實現(xiàn)激光對準測距的。

控制系統(tǒng)，用于控制定位工裝的伺服電機帶動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到起始基準線位置，然后依次旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子，使得各個葉片依次到達起始基準線位置，并在任一葉片到達起始基準線位置時，控制測量裝置測量該葉片上相關(guān)測量點到激光測距儀的距離，并通過坐標變換得到相關(guān)測量點的坐標值p(x,y,z)；坐標變換公式如下：

其中，α為經(jīng)度方向旋轉(zhuǎn)角度，β為緯度方向旋轉(zhuǎn)角度，r為激光測距儀到葉片測量點的距離；然后在確定相關(guān)測量點坐標值的同一坐標系下，取各測量點到該葉片理論輪廓法向距離最大值的兩倍為該葉片的安裝位置誤差。

在本實施例中，起始基準線位置如圖1及圖2所示，具體為在轉(zhuǎn)子Z向中心線上標注一根基準線。其中，假設(shè)燃氣輪機上均勻分布n個葉片，則相鄰兩葉片之間分布夾角為：

相對轉(zhuǎn)子起始基準線，依次旋轉(zhuǎn)燃氣輪機轉(zhuǎn)子，使得n個葉片依次到達起始基準線位置。如圖2所示，對于第i個葉片燃氣輪機轉(zhuǎn)子角度為：

第i個葉片旋轉(zhuǎn)到起始基準線位置時的測量點集為P_i＝{(x_j,y_j,z_j)|j＝1,2,...,m}，此時第i個葉片測量點集到葉片理論輪廓S(x,y,z)的法向距離最大值的兩倍即為第i個葉片的安裝外形位置誤差，其表達式為：

e_i＝2d_max,i；

d_max,i＝max{d_i,j|j＝1,...,m}。

其中，d_i,j為第i個葉片上的第j個測量點到葉片理論輪廓S(x,y,z)的法向距離。

藉此，本實施例公開的轉(zhuǎn)子葉片安裝位置檢測系統(tǒng)，可針對重型燃氣機轉(zhuǎn)子上不同位置不同規(guī)格葉片安裝位置精度實現(xiàn)自動檢測，操作簡便，提高了檢測精度和效率，有效提高轉(zhuǎn)子的制造質(zhì)量，且不需要針對不同的轉(zhuǎn)子設(shè)計專用檢測工裝，節(jié)省了轉(zhuǎn)子的生產(chǎn)成本。

實施例2

與上述系統(tǒng)實施例相對應的，本實施例還公開一種轉(zhuǎn)子葉片安裝位置檢測方法，包括：

步驟S21、通過非接觸式的測量設(shè)備檢測葉片上相關(guān)測點的坐標值p(x,y,z)。

值得說明的是：該非接觸式的測量設(shè)備可以是圖3所示的測量設(shè)備，也可是本領(lǐng)域技術(shù)人員所能想到的其他能根據(jù)控制系統(tǒng)的控制指令實現(xiàn)測距并能通過相應參數(shù)調(diào)整以自動捕捉并確定測量點定位坐標的其他設(shè)備所替換，此種變換皆屬于本發(fā)明的等同替換。

步驟S22、在確定相關(guān)測量點坐標值的同一坐標系下，取各測量點到該葉片理論輪廓法向距離最大值的兩倍為該葉片的安裝位置誤差。

值得說明的是：本領(lǐng)域的技術(shù)人員很容易想到將本實施例以及上述實施例中的“各測量點到該葉片理論輪廓法向距離最大值的兩倍”中的“兩倍”替換為其他合理的倍數(shù)，此種變換皆視為本發(fā)明的等同替換。

綜上，本發(fā)明實施例公開轉(zhuǎn)子葉片安裝位置檢測系統(tǒng)及方法，明確提出了非接觸式測量的轉(zhuǎn)子葉片安裝位置誤差指標，為實現(xiàn)轉(zhuǎn)子葉片安裝位置的非接觸式自動檢測提供了出路。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。