CN101113889A - 水轮机转轮叶片或导叶非接触式测量方法 - Google Patents

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张俊新
元哲广
李卫红
单庆臣
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Abstract

本发明涉及一种水轮机转轮叶片或导叶非接触式测量方法。本发明属于水轮机技术领域。本发明包括转轮叶片或导叶的定位点检测，采用激光追踪法，利用跟踪头自动跟踪靶标，建立工件的数学模型，并标记检测加工点，工艺过程：(1)建立叶片或导叶坐标系。在主机中建立三维数学模型，检测毛坯参考点，建立坐标系。(2)测量工件并调整坐标系。在毛坯上取检测点，测量并调整坐标系至检测点加工余量均匀。(3)标记检测点的加工量。***比较毛坯和理论数学模型，给出各测量点的法向加工余量。(4)循环标记检测点。进行加工，并标记检测点加工量，至产品加工完成。本发明具有自动化程度高，加工周期短，测量精度高、范围大，劳动强度低等优点。

Description

水轮机转轮叶片或导叶非接触式测量方法
技术领域
本发明属于水轮机技术领域，特别是涉及一种水轮机转轮叶片或导叶非接触式测量方法。
背景技术
目前，水轮机叶片及导叶的型线为三维曲面，其表面积从1m×1m-6m×6m左右。现有的加工检测方法多采用人工铲磨样板检测的方法：是将叶片型线用若干等距的平行平面切割，得到若干截面上的型线，将这些型线制成包络式样板用于检测和铲磨，见附图2。
以5m×5m混流叶片为例，包括叶片型线样板、头尾部样板，经统计总的样板费用约为5.5万元，其中包括材料费和加工费，这样检测费用14万元。
另一方面，为按期交货必须考虑加工周期。以上例子中样板的加工周期约为2个半月，工件检测周期约为60小时，再考虑设计及采购周期，那么检测周期：3个半月。
采用样板法检测，累计检测精度为±3(其中包括样板加工误差、测量误差)。并且采用此方法要求检测工和铲磨工有较高的技术水平和丰富的经验。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题，而提供了一种水轮机转轮叶片或导叶非接触式测量方法。
本发明的目的是提供一种自动化程度高，加工周期短，测量精度高，测量范围大，能降低工人劳动强度的水轮机转轮叶片或导叶非接触式测量方法.
本发明采取如下技术方案：
水轮机转轮叶片或导叶非接触式测量方法，包括转轮叶片或导叶的定位点检测，其特点是非接触式测量采用激光追踪法，利用跟踪头自动跟踪靶标，建立工件的数学模型，并标记检测加工点，包括以下工艺过程：
(1)建立叶片或导叶坐标系
在主机中建立叶片或导叶的三维数学模型，检测毛坯上的参考点，使之与数学模型上相应点重合，进而在毛坯上建立坐标系；
(2)测量工件并调整坐标系
在毛坯上取检测点，作标记；测量并调整坐标系至检测点加工余量均匀；
(3)标记检测点的加工量
***比较毛坯和理论数学模型，给出各测量点的法向加工余量；
(4)循环标记检测点
进行粗加工、半精加工、精加工，并标记检测点加工量，至产品加工完成。
本发明还可以采用如下技术措施：
所述的水轮机转轮叶片或导叶非接触式测量方法制备方法，其特点是：跟踪头自动跟踪靶标的装置由一个跟踪头和一个球形靶标组成，将靶标在工件上均速滑动，跟踪头自动跟踪滑动的靶标。
所述的水轮机转轮叶片或导叶非接触式测量方法制备方法，其特点是：建立叶片或导叶坐标系时，检测毛坯上的三个参考点作为基准。
所述的水轮机转轮叶片或导叶非接触式测量方法制备方法，其特点是：测量工件并调整坐标系时，在毛坯上取检测点的密度为60-150/平米。
所述的水轮机转轮叶片或导叶非接触式测量方法制备方法，其特点是：标记检测点的加工量时，进行检测点加工量的检测记录打印。
本发明具有的优点和积极效果：
本发明水轮机转轮叶片或导叶非接触式测量方法，由于采用了本发明的技术方案，与现有的测量方法相比较，具有自动化程度高，加工周期短，而且便携性好，测量精度高，测量范围大，能降低工人劳动强度，大大提高了劳动效率等优点。可广泛应用于水轮机转轮叶片或导叶加工非接触式测量。
附图说明
图1为本发明的检测流程示意图；
图2为现有技术的检测流程示意图。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的内容、特点及功效，兹列举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
实施例1
参照附图1。
水轮机转轮叶片或导叶非接触式测量方法，采用激光追踪法，利用跟踪头自动跟踪靶标，建立工件的数学模型，并标记检测加工点；跟踪头自动跟踪靶标的装置由一个跟踪头和一个球形靶标组成，将靶标在工件上均速滑动，跟踪头自动跟踪滑动的靶标。包括以下工艺过程：
(1)建立叶片或导叶坐标系
在主机中建立叶片或导叶的三维数学模型，检测毛坯上的三个参考点作为基准，使之与数学模型上相应点重合，进而在毛坯上建立坐标系；
(2)测量工件并调整坐标系
在毛坯上取检测点，取检测点的密度为每平米100个，作标记；测量并调整坐标系至检测点加工余量均匀；
(3)标记检测点的加工量
***比较毛坯和理论数学模型，给出各测量点的法向加工余量；
(4)循环标记检测点
进行粗加工、半精加工、精加工，并标记检测点加工量，至产品加工完成。标记检测点的加工量时，进行检测点加工量的检测记录打印。
本实施例由一个跟踪头和一个球形靶标组成，将靶标在工件上匀速滑动，跟踪头自动追踪靶标，即可建立工件的数学模型。另外也可以只检测工件上指定的点的坐标值。检测流程如附图1。
本发明检测转轮叶片或导叶的方法，在于它可以连续测量大量的点形成相当精确的三维数模，真实地反映工件的情况。另外它的测量范围不受限制，不需坐标变换，可用于混流转轮叶片的摆焊定位和成品检验。
为了进一步说明本发明的先进程度，以同样的工件为例，对两种检测方法对比分析：
检测方法 检测成本 检测周期 检测精度 环境要求 便携
样板法 14万元 3.5个月 3mm 很低 不好
本实施例 2.3万元 60小时 0.07mm 较低 较好
从上表中可以看出，本实施例降低了成本又提高了能力，若结合数控铣加工，则可大大降低劳动强度，提高加工精度，缩短加工周期。

Claims (5)

1.一种水轮机转轮叶片或导叶非接触式测量方法，包括转轮叶片或导叶的定位点检测，其特征是非接触式测量采用激光追踪法，利用跟踪头自动跟踪靶标，建立工件的数学模型，并标记检测加工点，包括以下工艺过程：
(1)建立叶片或导叶坐标系
在主机中建立叶片或导叶的三维数学模型，检测毛坯上的参考点，使之与数学模型上相应点重合，进而在毛坯上建立坐标系；
(2)测量工件并调整坐标系
在毛坯上取检测点，作标记；测量并调整坐标系至检测点加工余量均匀；
(3)标记检测点的加工量
***比较毛坯和理论数学模型，给出各测量点的法向加工余量；
(4)循环标记检测点
进行粗加工、半精加工、精加工，并标记检测点加工量，至产品加工完成。
2.根据权利要求1所述的水轮机转轮叶片或导叶非接触式测量方法制备方法，其特征是：跟踪头自动跟踪靶标的装置由一个跟踪头和一个球形靶标组成，将靶标在工件上均速滑动，跟踪头自动跟踪滑动的靶标。
3.根据权利要求1所述的水轮机转轮叶片或导叶非接触式测量方法制备方法，其特征是：建立叶片或导叶坐标系时，检测毛坯上的三个参考点作为基准。
4.根据权利要求1所述的水轮机转轮叶片或导叶非接触式测量方法制备方法，其特征是：测量工件并调整坐标系时，在毛坯上取检测点的密度为60-150/平米。
5.根据权利要求1所述的水轮机转轮叶片或导叶非接触式测量方法制备方法，其特征是：标记检测点的加工量时，进行检测点加工量的检测记录打印。
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