航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片超聲檢測(cè)缺陷三維重構(gòu)技術(shù).pdf

1、航空發(fā)動(dòng)機(jī)作為航空器的動(dòng)力來源，對(duì)其自身的安全性和可靠性有著極為嚴(yán)苛的要求。航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片由于其工作條件惡劣，是發(fā)動(dòng)機(jī)最容易發(fā)生故障的部件之一，因此在發(fā)動(dòng)機(jī)的日常維護(hù)中，對(duì)葉片的檢測(cè)是必不可少的。傳統(tǒng)的對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片檢測(cè)手段主要是以人工為主，自動(dòng)化程度低，檢測(cè)效率不高。航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片缺陷自動(dòng)化超聲檢測(cè)系統(tǒng)就是為了實(shí)現(xiàn)葉片缺陷自動(dòng)化檢測(cè)，降低對(duì)人員檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)的依賴，提高葉片檢測(cè)效率。
　　航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片缺陷自動(dòng)化超聲檢測(cè)系統(tǒng)通過機(jī)械手夾

2、持葉片做掃查運(yùn)動(dòng)，其中超聲換能器固定不動(dòng)。在檢測(cè)的過程中，超聲換能器垂直于被檢測(cè)葉片表面發(fā)射超聲波并且換能器到葉片表面的距離為一定值。因此實(shí)現(xiàn)葉片的自動(dòng)化掃查必須提前規(guī)劃?rùn)C(jī)械手運(yùn)動(dòng)軌跡，然而軌跡的規(guī)劃要依賴于葉片 CAD模型。由于涉及商業(yè)機(jī)密，用戶無法獲得葉片的CAD設(shè)計(jì)模型，因此需要運(yùn)用曲面反求技術(shù)獲得葉片的曲面模型。
　　為了提高葉片曲面模型反求精度，基于物理學(xué)中杠桿原理提出了變弧長(zhǎng)自適應(yīng)采樣方法，建立了三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)采樣點(diǎn)間弧

3、長(zhǎng)隨曲率變化的數(shù)學(xué)模型，解決了三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的自適應(yīng)采樣問題；通過對(duì)未知模型曲面的二次測(cè)量實(shí)現(xiàn)對(duì)未知模型曲面的自適應(yīng)采樣。
　　系統(tǒng)采用A型脈沖反射法對(duì)葉片進(jìn)行檢測(cè)，系統(tǒng)得到的原始信息僅僅是包含時(shí)間和幅度信息的波形圖，比較難直觀的判斷出缺陷的形狀和大小等信息，這就要求檢測(cè)人員根據(jù)自身的經(jīng)驗(yàn)對(duì)檢測(cè)信息作出判斷，客觀上增加了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，無法實(shí)現(xiàn)缺陷的自動(dòng)化判定。
　　本文提出了基于超聲 A掃信號(hào)的缺陷重構(gòu)方法，推導(dǎo)出了缺陷

4、點(diǎn)坐標(biāo)的計(jì)算公式；針對(duì)系統(tǒng)中存在多個(gè)坐標(biāo)系，坐標(biāo)點(diǎn)的表示不統(tǒng)一的問題，通過研究坐標(biāo)系的平移變換和旋轉(zhuǎn)變換關(guān)系，建立了各坐標(biāo)系的變換關(guān)系矩陣；由于系統(tǒng)中工件坐標(biāo)系的位置隨著機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)而改變，推導(dǎo)出了工件坐標(biāo)系和機(jī)械手運(yùn)動(dòng)的變換公式，最終實(shí)現(xiàn)了不同坐標(biāo)系的坐標(biāo)的相互變換。
　　通過仿真試驗(yàn)?zāi)M超聲檢測(cè)過程，基于缺陷回波信息，計(jì)算出了缺陷點(diǎn)在工件坐標(biāo)系的坐標(biāo)，重構(gòu)出了的缺陷三維模型，實(shí)現(xiàn)了缺陷形狀的直觀顯示；同時(shí)根據(jù)仿真試驗(yàn)的結(jié)果分析