航空發(fā)動機葉片超聲檢測缺陷三維重構(gòu)技術(shù).pdf

1、航空發(fā)動機作為航空器的動力來源，對其自身的安全性和可靠性有著極為嚴苛的要求。航空發(fā)動機葉片由于其工作條件惡劣，是發(fā)動機最容易發(fā)生故障的部件之一，因此在發(fā)動機的日常維護中，對葉片的檢測是必不可少的。傳統(tǒng)的對發(fā)動機葉片檢測手段主要是以人工為主，自動化程度低，檢測效率不高。航空發(fā)動機葉片缺陷自動化超聲檢測系統(tǒng)就是為了實現(xiàn)葉片缺陷自動化檢測，降低對人員檢測經(jīng)驗的依賴，提高葉片檢測效率。
　　航空發(fā)動機葉片缺陷自動化超聲檢測系統(tǒng)通過機械手夾

2、持葉片做掃查運動，其中超聲換能器固定不動。在檢測的過程中，超聲換能器垂直于被檢測葉片表面發(fā)射超聲波并且換能器到葉片表面的距離為一定值。因此實現(xiàn)葉片的自動化掃查必須提前規(guī)劃機械手運動軌跡，然而軌跡的規(guī)劃要依賴于葉片 CAD模型。由于涉及商業(yè)機密，用戶無法獲得葉片的CAD設(shè)計模型，因此需要運用曲面反求技術(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自適應(yīng)采樣方法，建立了三坐標(biāo)測量機采樣點間弧

3、長隨曲率變化的數(shù)學(xué)模型，解決了三坐標(biāo)測量機的自適應(yīng)采樣問題；通過對未知模型曲面的二次測量實現(xiàn)對未知模型曲面的自適應(yīng)采樣。
　　系統(tǒng)采用A型脈沖反射法對葉片進行檢測，系統(tǒng)得到的原始信息僅僅是包含時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，這就要求檢測人員根據(jù)自身的經(jīng)驗對檢測信息作出判斷，客觀上增加了工作人員的勞動強度，無法實現(xiàn)缺陷的自動化判定。
　　本文提出了基于超聲 A掃信號的缺陷重構(gòu)方法，推導(dǎo)出了缺陷

4、點坐標(biāo)的計算公式；針對系統(tǒng)中存在多個坐標(biāo)系，坐標(biāo)點的表示不統(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)系的位置隨著機械手的運動而改變，推導(dǎo)出了工件坐標(biāo)系和機械手運動的變換公式，最終實現(xiàn)了不同坐標(biāo)系的坐標(biāo)的相互變換。
　　通過仿真試驗?zāi)M超聲檢測過程，基于缺陷回波信息，計算出了缺陷點在工件坐標(biāo)系的坐標(biāo)，重構(gòu)出了的缺陷三維模型，實現(xiàn)了缺陷形狀的直觀顯示；同時根據(jù)仿真試驗的結(jié)果分析