一種具有智能化裝配特點(diǎn)的新型汽輪機(jī)通流間隙檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種汽輪機(jī)間隙測量方法，具體涉及一種采用三維掃描技術(shù)測量測通 流的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，工程上是按照傳統(tǒng)的方式進(jìn)行測量的，對于汽輪機(jī)軸向通流間隙采用直接 測量的方式進(jìn)行，比如用卡尺、塞尺等直接對目標(biāo)位置進(jìn)行測量讀數(shù)。對于小型汽輪機(jī)徑向 通流間隙的測量是將轉(zhuǎn)子落入汽輪機(jī)缸體內(nèi)部，對于左右兩側(cè)的徑向間隙的測量采用斜塞 尺測量，而落入轉(zhuǎn)子后的底部測量采用壓膠帶或壓鉛絲的方式進(jìn)行。
[0003] 根據(jù)現(xiàn)有設(shè)備和支撐方式進(jìn)行工藝規(guī)程的編制，現(xiàn)階段的小型汽輪機(jī)間隙的測量 方法效率低下且測量精度不高。
[0004] 隨著我國軍工裝備制造業(yè)的迅猛發(fā)展，汽輪機(jī)間隙精準(zhǔn)測量正在達(dá)到或趕超國際 先進(jìn)水平，特別是對汽輪機(jī)的裝配工藝和裝配精度提出了更高的要求，汽輪機(jī)裝配精度的 高低直接影響了汽輪機(jī)的輸出功率和發(fā)電效率，它是衡量汽輪機(jī)好壞最重要的參數(shù)之一， 而檢測精度的高低直接影響了汽輪機(jī)的裝配精度，如何提高汽輪機(jī)檢測精度將決定汽輪機(jī) 裝配精度的高低，直接決定了汽輪機(jī)的性能，因此，提高汽輪機(jī)的裝配精度并給出可行的精 準(zhǔn)的測量方法是新型汽輪機(jī)研制中亟待解決的關(guān)鍵問題。
[0005] 現(xiàn)階段我國汽輪機(jī)行業(yè)的檢測方法相對落后，能否將先進(jìn)的檢測技術(shù)應(yīng)用到整機(jī) 裝配中去將決定汽輪機(jī)制造水平。隨著三維掃描技術(shù)等新一代檢測技術(shù)的廣泛應(yīng)用，檢測 設(shè)備的測量范圍、精度、柔性等性能日益提高，為小型汽輪機(jī)裝配檢測技術(shù)的發(fā)展提供了技 術(shù)保障，為小型汽輪機(jī)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)裝配奠定了基礎(chǔ)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有的汽輪機(jī)測通流的方法精度低，安全性差，測量過程復(fù)雜 且勞動(dòng)強(qiáng)度大的問題?，F(xiàn)提供一種具有智能化裝配特點(diǎn)的新型汽輪機(jī)通流間隙檢測方法。
[0007] -種具有智能化裝配特點(diǎn)的新型汽輪機(jī)通流間隙檢測方法，它包括以下步驟：
[0008] 步驟一、對經(jīng)過初步裝配的汽輪機(jī)的各個(gè)部套貼上定位點(diǎn)，且每種形狀的定位點(diǎn) 對應(yīng)一種部套，然后在已貼有定位點(diǎn)的各個(gè)部套之間貼上帶有磁性的編碼目標(biāo)，用于圖像 關(guān)聯(lián)；
[0009] 步驟二、使用MaxSHOT攝影系統(tǒng)對步驟一中的貼點(diǎn)部套進(jìn)行攝影，采集裝配狀態(tài)下 定位點(diǎn)的位置信息，得到各個(gè)部套之間的裝配位置關(guān)系；
[0010] 步驟三、將汽輪機(jī)的各部套進(jìn)行拆分，對拆分的汽輪機(jī)各部套進(jìn)行貼應(yīng)用標(biāo)點(diǎn)，采 用三維激光掃描儀器對拆分狀態(tài)下的汽輪機(jī)各部套進(jìn)行數(shù)據(jù)點(diǎn)掃描獲得三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)； [0011] 步驟四、利用Geomagic Studio軟件對步驟三中掃描得到的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行降 噪處理，用于去除體外弧點(diǎn)；
[0012]步驟五、將步驟四中的各部套的點(diǎn)云數(shù)據(jù)按照步驟二采集的裝配狀態(tài)下定位點(diǎn)的 位置信息進(jìn)行裝配，形成完整的點(diǎn)云裝配體；
[0013] 步驟六、測量步驟五中的點(diǎn)云裝配體的間隙，獲得實(shí)際通流間隙值。
[0014] 本發(fā)明的有益效果為:通過對汽輪機(jī)各部套進(jìn)行貼點(diǎn)，攝影測量定位設(shè)備進(jìn)行掃 描得到裝配狀態(tài)的整合的點(diǎn)云數(shù)據(jù);將裝配狀態(tài)的汽輪機(jī)各部套進(jìn)行拆分，然后對經(jīng)過拆 分的汽輪機(jī)各部套進(jìn)行再次貼點(diǎn)，以攝影測量定位數(shù)據(jù)點(diǎn)為基準(zhǔn)，進(jìn)行拆分狀態(tài)的汽輪機(jī) 各部套數(shù)據(jù)點(diǎn)掃描，最后利用Geomagic Studio軟件對掃描得到的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行降噪 處理，將各部套點(diǎn)云數(shù)據(jù)按照攝影測量得到的位置信息進(jìn)行裝配，形成完整點(diǎn)云裝配體，通 過對點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行測量，能夠測得汽輪機(jī)實(shí)際間隙值。采用三維掃描技術(shù)測量拆缸狀態(tài)下 測通流的方法，具有較大的靈活性和便捷性;測量方法過程簡單，安全性高；智能化程度高， 裝配檢測精度高，能夠達(dá)到精準(zhǔn)化程度;可以實(shí)現(xiàn)各關(guān)鍵件異地協(xié)同制造，實(shí)現(xiàn)異地制造異 地修配后各部件的精準(zhǔn)裝配;縮短了整個(gè)檢測通流間隙值的時(shí)間，進(jìn)一步縮短了汽輪機(jī)產(chǎn) 品的交貨時(shí)間;節(jié)省了人力成本，可通過一次測量達(dá)到要求的測量精度。
【附圖說明】
[0015] 圖1為【具體實(shí)施方式】一所述的拆缸狀態(tài)下的通流間隙測量流程圖；
[0016] 圖2為三維激光掃描儀器的工作流程圖；
[0017]圖3為三維激光掃描儀器的掃描過程圖；
[0018]圖4為MaxSHOT攝影系統(tǒng)工作流圖；
[0019]圖5為MaxSHOT攝影系統(tǒng)攝影測量過程；
[0020] 圖6為汽輪機(jī)機(jī)通流間隙測量流程圖。
【具體實(shí)施方式】
【具體實(shí)施方式】 [0021] 一：參照圖1至圖5具體說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述的一種具 有智能化裝配特點(diǎn)的新型汽輪機(jī)通流間隙檢測方法，它包括以下步驟：
[0022] 步驟一、對經(jīng)過初步裝配的汽輪機(jī)的各個(gè)部套貼上定位點(diǎn)，且每種形狀的定位點(diǎn) 對應(yīng)一種部套，然后在已貼有定位點(diǎn)的各個(gè)部套之間貼上帶有磁性的編碼目標(biāo)，用于圖像 關(guān)聯(lián)；
[0023]步驟二、使用MaxSHOT攝影系統(tǒng)對步驟一中的貼點(diǎn)部套進(jìn)行攝影，采集裝配狀態(tài)下 定位點(diǎn)的位置信息，得到各個(gè)部套之間的裝配位置關(guān)系；
[0024]步驟三、將汽輪機(jī)的各部套進(jìn)行拆分，對拆分的汽輪機(jī)各部套進(jìn)行貼應(yīng)用標(biāo)點(diǎn)，采 用三維激光掃描儀器對拆分狀態(tài)下的汽輪機(jī)各部套進(jìn)行數(shù)據(jù)點(diǎn)掃描獲得三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)； [0025] 步驟四、利用Geomagic Studio軟件對步驟三中掃描得到的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行降 噪處理，用于去除體外弧點(diǎn)；
[0026] 步驟五、將步驟四中的各部套的點(diǎn)云數(shù)據(jù)按照步驟二采集的裝配狀態(tài)下定位點(diǎn)的 位置信息進(jìn)行裝配，形成完整的點(diǎn)云裝配體；
[0027] 步驟六、測量步驟五中的點(diǎn)云裝配體的間隙，獲得實(shí)際通流間隙值。
[0028] 本實(shí)施方式中，步驟一中，為了采集各個(gè)部套的相對位置信息，需要對各部套進(jìn)行 位置信息的采集，應(yīng)用攝影測量的原理，在采集位置信息之前，需要在要測定位置信息的部 套上貼上特定形狀的定位點(diǎn)，攝影定位得到的就是這些定位點(diǎn)的坐標(biāo)信息，因此所貼定位 點(diǎn)的位置要求無形變或者應(yīng)變較小，每種形狀的定位點(diǎn)對應(yīng)一種部套，并作出相應(yīng)的記錄， 在貼完定位點(diǎn)后，在掃描部件的的周圍貼上帶有磁性的編碼目標(biāo)，用于圖像關(guān)聯(lián)。
[0029] a)所有參加裝配的單部套上貼上按照特定形狀排列的定位點(diǎn)（梅花點(diǎn)或三角點(diǎn) 等）；b)貼定位點(diǎn)部位要求形變最小的部位;c)點(diǎn)間距小于20CM。
[0030] 步驟二中，在Vxshot軟件中可以觀測到采集到的定位點(diǎn)的位置信息，攝影過程中， 攝像頭的視野要盡可能觀測到多的定位點(diǎn)，每個(gè)定位點(diǎn)要盡可能多的被攝像頭從多個(gè)角度 拍攝到，第一次攝影測量開始時(shí)需要添加參考系和刻度尺以便對設(shè)備進(jìn)行校正，提高測量 精度。
[0031] a)MaxSH0T基準(zhǔn)距和視野
[0032] i .最短距離為1，500mm，最長距離為3,500mm;
[0033] ii.要獲得正確的基準(zhǔn)，采集過程中拍攝照片后，屏幕左側(cè)顯示距離表；
[0034] iii.對于每個(gè)快照，確保編碼目標(biāo)在圖像上適當(dāng)分布。
[0035] b)MaxSH0T前三個(gè)圖像
[0036] i .針對參考系(所有三個(gè)編碼目標(biāo)必須可見）；
[0037] ii.適當(dāng)?shù)幕鶞?zhǔn)距；
[0038] iii.最好的做法是針對參照系正常矢量提供足夠的三角測量角度(45°)。
[0039] c)MaxSH0T攝像頭位置
[0040] i.需要多個(gè)攝像頭位置以確保精確度。應(yīng)從多個(gè)視角(最少6個(gè))捕獲每個(gè)目標(biāo)。
[0041] ii.圖片采集中的會(huì)聚應(yīng)優(yōu)先于質(zhì)量；
[0042] iii.最大程度減少三角測量的不確定性，以確保會(huì)聚?？赏ㄟ^從鈍角而不是銳角 拍攝目標(biāo)來減少不確定性；
[0043] iv.確保圖片之間的重疊(至少四個(gè)常用目標(biāo)應(yīng)出現(xiàn)在連續(xù)圖像中）。該要求對于 提尚二角測量并最大程度減少圖像對齊不確定性是必需的。
[0044] d)MaxSH0T攝像頭方向
[0045] i.應(yīng)以不同的攝像頭方向拍攝同一位置的圖片（圍繞光軸旋轉(zhuǎn)）。通過幫助進(jìn)行最 終調(diào)整，提高了精確度；
[0046] ii.應(yīng)通過整個(gè)采集流程隨機(jī)安排攝像頭的角度。還應(yīng)從同一位置拍攝不同角度 的圖像。注意事項(xiàng)：
[0047] (1)測量時(shí)優(yōu)先使用高反射的目標(biāo)，特別是當(dāng)被測物體呈現(xiàn)機(jī)械加工表面反射較 大時(shí)，應(yīng)使測量物與測量的標(biāo)的點(diǎn)有較高的對比度，提高測量點(diǎn)的捕捉精度。
[0048 ] (2)攝影測量的標(biāo)的點(diǎn)的添加的間隔在0.3~0.5m的范圍內(nèi)，確保每張圖片能夠看 到4-5個(gè)標(biāo)的點(diǎn)，保證每張照片間數(shù)據(jù)的連續(xù)性。
[0049] (3)標(biāo)的點(diǎn)的分布盡量均勻，使三角測量的三角形不產(chǎn)生大于170°的鈍角和小于 10°的銳角，標(biāo)的點(diǎn)應(yīng)避免直線分布。
[0050] (4)相鄰的兩個(gè)圖片之間應(yīng)該有至少4個(gè)重復(fù)的標(biāo)的點(diǎn)，滿足兩攝影測量的圖片間 能夠進(jìn)行拼接的最小標(biāo)的點(diǎn)數(shù)。
[0051 ] (5)標(biāo)的點(diǎn)應(yīng)放置平坦處，所標(biāo)的點(diǎn)攝影測量后點(diǎn)的傾斜度較小，測量精度較高。
[0052] (6)攝影測量時(shí)須有長度標(biāo)尺和角度標(biāo)尺，以定義實(shí)際長度和角度基準(zhǔn)。
[0053] (7)攝影測量時(shí)被測物體的距離應(yīng)該在1.5~3.5m范圍內(nèi)。
[0054] (8)照相時(shí)確保編碼目標(biāo)在圖像上適當(dāng)分布。
[0055] (9)攝影測量的測頭位置應(yīng)該與法線呈正負(fù)60°的角度范圍內(nèi)為佳。
[0056] (10)對于薄壁件或者掃描過度較大的區(qū)域，攝影測量時(shí)過渡處掃描應(yīng)保證圖片的 連續(xù)性，提尚拼接后精度。<