阅读说明：本技术 一种基于激光三角测量的监控叶片整体形变的方法和装置 (A kind of method and apparatus of the monitoring blade entirety deformation based on laser triangulation ) 是由 张永康 刘迎春 郭小军 李坚 单晓明 张驰 林超辉 于 2019-06-14 设计创作，主要内容包括：本发明的目的在于提出一种基于激光三角测量的监控叶片整体形变的方法和装置。通过监控叶片的三维形貌控制叶片冲击角度,最终达到叶片的冲击强化要求。本发明还公开了一种基于激光三角测量的监控叶片整体形变的装置,包括计算机控制系统,激光器电源,激光喷丸设备,透射镜,零件机器人,机器人控制系统,轮廓图像采集系统。本发明所述方法及装置能对各种薄壁复杂曲面的激光冲击强化形变进行处理,提高冲击强化效果。(It is an object of the invention to propose a kind of method and apparatus of monitoring blade entirety deformation based on laser triangulation.Three-dimensional appearance by monitoring blade controls blade percussion angle, is finally reached the shock peening requirement of blade.The device for the monitoring blade entirety deformation based on laser triangulation that the invention also discloses a kind of, including computer control system, laser power supply, laser peening apparatus, diaphotoscope, part robot, robot control system, contour images acquisition system.The method of the invention and device can be handled the laser impact intensified deformation of various thin-wall complicated curved surfaces, improve shock peening effect.)

一种基于激光三角测量的监控叶片整体形变的方法和装置

技术领域

本发明涉及机械制造领域，具体涉及一种基于激光三角测量的监控叶片整体形变的方法和装置。

背景技术

航空发动机被誉为“工业之花”。发动机叶片更是其核心所在，航空发动机是典型的高精度、变截面薄壁类零件，它的质量直接决定了航空发动机的安全性与可靠性。为了保证压气机正常的工作，避免气流分离，减少流动损失，叶片具有一定的扭转弧度。在冲击强化过程中，需要改变冲击角度以保证叶片各处强化效果达到预期标准，而冲击过程中，激光冲击变形量会对冲击过程中叶片的冲击效果产生影响，对叶片的气动性和发动机的安全性产生严重影响。

现有技术只对冲击强化前的叶片弧度加以考虑，但是对于叶片强化过程中激光冲击强化导致的形变没有考虑，而往往在冲击过程中造成的叶片整体形变会对之后的冲击产生严重影响。

激光三角法结构简单、测量实时性好，在工业中的长度、距离和三维形貌等检测中应用广泛。

发明内容

本发明的目的在于提出一种基于激光三角测量的监控叶片整体形变的方法和装置，尤其适用于变截面薄壁复杂结构件的表面处理。

本发明所采用的技术方案：一种基于激光三角测量的监控叶片整体形变的方法，包括如下步骤：

步骤1：将变截面薄壁复杂叶片的形状参数输入计算机控制系统，根据零件形状和客户要求设定激光冲击强化参数和机器人运动轨迹；

步骤2：机器人控制激光束冲击叶片的入射角度，激光器产生指定能量的激光束冲击叶片表面，轮廓图像采集系统对叶片的形貌进行实时监控和图像采集，将采集的图像信息传入计算；

步骤3：计算机根据采集的图像信息，通过大数据挖掘分析，选取新的最优入射角度和激光能量大小，以此修正机器人运动轨迹和激光冲击参数；

步骤4：重复步骤二、三，直至整个叶片冲击完成。

优选的，所述轮廓图像采集系统为激光三角测量法，激光二极管发射出激光束，经过准直系统以一定的角度聚焦到被测物体表面,激光在被测物体表面上发生散射，散射的激光经过透镜进行汇聚，被CCD相机采集信息。

一种基于激光三角测量的监控叶片整体形变的装置，包括计算机控制系统，激光器电源，激光喷丸设备，透射镜，零件机器人，机器人控制系统，轮廓图像采集系统，所述计算机控制系统与所述激光器电源连接，所述激光器电源与所述机关喷完设备连接；所述计算机控制与所述轮廓图像采集系统连接，所述计算机控制系统与所述机器人控制系统连接，所述机器人控制系统与所述零件机器人连接。

优选的，所述轮廓图像采集系统包括测量激光、反射镜和线阵CCD相机。从测量激光陆续射出的光束，同时被线阵CCD相机一一捕获。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：（1）本发明采用激光三角测量法实时测量叶片的三维形貌，激光三角法结构简单、测量实时性好。（2）本发明通过大数据挖掘的方式，将实时测量的叶片三维形貌数据与机器人运动轨迹相对应，实时调整机器人运动轨迹，保证叶片以最佳角度接受冲击强化。

附图说明

图1为本发明一种基于激光三角测量的监控叶片整体形变的装置的示意图；

图2为本发明变截面薄壁类叶片示意图；

图3为本发明不同激光能量对试样冲击变形示意图；

图4为本发明激光三角法测量的原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合具体实例进行进一步说明本发明的技术方案。

请结合图1，一种基于激光三角测量的监控叶片整体形变的装置，包括计算机控制系统1，激光器电源2，激光喷丸设备3，透镜6，零件机器人7，机器人控制系统8，轮廓图像采集系统，计算机控制系统1与激光器电源2连接，激光器电源2与机光喷丸设备3连接；计算机控制1与轮廓图像采集系统连接，计算机控制系统1与机器人控制系统8连接，机器人控制系统8与零件机器人7连接，轮廓图像采集系统包括测量激光4、透镜6和线阵CCD相机5。

一种基于激光三角测量的监控叶片整体形变的方法，包括如下步骤：

步骤1：将变截面薄壁复杂叶片的形状参数输入计算机控制系统，根据零件形状和客户要求设定激光冲击强化参数和机器人运动轨迹，如图2所示；

步骤2：机器人控制激光束冲击叶片的入射角度，激光器产生指定能量的激光束冲击叶片表面，对于不同激光能量对试样的冲击变形如图3所示；轮廓图像采集系统对叶片的形貌进行实时监控和图像采集，将采集的图像信息传入计算机。

步骤3：计算机根据采集的图像信息，通过大数据挖掘分析，选取新的最优入射角度和激光能量大小，以此修正机器人运动轨迹和激光冲击参数。

步骤4：重复步骤二、三，直至整个叶片冲击完成。

轮廓图像采集系统为激光三角测量法，其原理如图4所示，激光二极管发射出激光束，经过准直系统以一定的角度聚焦到被测物体表面,激光在被测物体表面上发生散射，散射的激光经过透镜进行汇聚，被CCD相机采集信息。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。