数字技术与应用
·应用研究·
三坐标测量机在汽轮机叶片测量中的应用
郭旗
(陕西航空技术学院陕西汉中
723000）
摘要；三坐标测量机是一种智能化程度很高的精密检测仅器。本文通过对三坐标测量机测量汽轮机叶片过程的研究，找出了影响三坐标测量精度的因素，并找到了科学合理的测量方法，
并在实际测量中取得了良好的应用效采关键词：三坐标测量机叶片
限
中图分类号：TP
文献标识码：A
三坐标测量机是一种以计算机技术、光等先进技术为基础的精密检测仪器。它可方便地测量各种零件的三维轮席尺寸、形状精度、位置精度等，而且智能化程度很高。可以实现主动测量和自动检测，测量结果精确可靠，适应性强。
在汽轮机叶片的测量上，需要评价叶片汽道部分的型线质量。传统的测量方法，需要制造一对应的专用测量量具和样板，投资大，效率低，而且不能获得直观的测量结果，已经不能满足生产实际的要求，因此在汽轮机叶片的测量中开始采用三坐标检测。但是在实际应用中三垒标测量结果与常规检测下的测量结果之间常有较大的差异。因此，实际测量的过程中，三垒标测量的结果无法作为最终的测量结论，人们对三坐标测量机测量叶片的结果持怀疑态度，从而阻码了三坐标测量机在实际中的应用。对此我们需要找出在三坐标测量机测量汽轮机叶片的过程进行深人的分析，找出影响三坐标测量精度的因素：
1.测头校验精度
三坐标测量机的测量，是以测头上测针的球状端部（测球)与被测工件表面接触的方式进行的，在测球接触表面的瞬间进行采样。三坐标测量机的测头校验使用的是基准球法。在测量机的工作台上固定一个直径已知、高精度的校验基准球。由于基准球的位置是固定、已知的，因此，不同测针与基准球接触时，测头坐标系相对于工作台的位置，将这数据输人计算机，并运行相应程序后，三坐标测量机的测量坚标系便成功建立起来了。因此，测球的位置和半径将直接影响三维坐标数据。
2.坐标系精度
在三坐标测量中，通常不直接手动调整测量坐标系和工件坐标系。而是通过软件，将在测景坐标系下测得坐标数据转换到工件垒标系中来，建立一个虚拟的与工
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万方数据
文章编号：1007-9416(2010)12-9078-01
件坐标系相重合的测量坐标系。所以在三坐标测量中，坐标转换的正确与否决定了虚拟的测量坐标系是否与工件坐标系重合，从而决定了三坐标测量的精度。坐标转换首先要建立坐标系按工件的实际位置确定上述虚拟坐标系的位置，即测定工件坐标系与测量坐标系的相对位置，在建立与工件坐标系重合的虚拟测量坐标系后，计算机的测量程序将采得的测量机坐标系中的垒标值自动转换到工件坐标系中。坐标转化是影响三坐标测量精度的重要因素，但坐标值的转化是计算机程序按数学公式进行自动计算，所以，建立坐标系的好坏将是影响三坐标测量精度的关键性因索。
3.数模拟和精度
在汽轮机叶片的三垒标测量中，因为工件外形十分复杂，这时可以利用UG等造型软件，为三坐标测量程序提供一个虚拟的工件。测量系统导人工件的模型后，首先自动将测量坐标系和虚拟工件上的工件坐标系重合。然后在虚拟工件上选取点或轴线，用坐标转换法，建立起虚拟的测量垒坐标系，最后在虚拟工件上选取出定数量的点，在建立起虚拟的测量坐标系下，在实际的工件上，测量这些点。在假设工件外形尺寸完全按理论尺寸制造的前提下，由于此时建立起的虚拟的测量坐标系和工件坐标系不重合，这些点的测量值与理论值有差值，这种差值反映的就是虚报的测量坐标系和工件坐标系不重合度。但是在实际中，工件不可能完全按理论尺寸制造，工件各表面必然与理论尺寸有一定的差异，这样可能会出现拟和时，将工件制造误差当作测量方法中的理论差值，带人了最小二乘法计算，使虚拟的测量坐标系产生错误的平移和转动，使虚拟的测量坐标系和工件坐标系重合度降低，影响精度。所以，在使用数模拟和方法的时候，在工件上选取的点，是影响三坐标测量精
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度的关键性因素。
4.汽轮机叶片的三坐标测量方案中应注意的问题
4.1测头校验
由于汽轮机叶片形状复杂，因此在测量过程中要用到很多角度，这些角度应该在一次校验中完成，而且在测头使用一段时间之后重新进行测头校验，并且要保证放置三坐标测量机的室内温度及湿度的要求，使三坐标测量机处在良好的工作状态，保证测量精度。
4.2建立坐标系
坐标系的好坏直接影响到最终的测量结果，因此在建李坐标系时尽量避免手动测量，应该先粗建坐标系，然后再该坐标系下，利用三坐标测量机中的自动测量功能，测量精建坐标系时所需要的元索，这样建立的坐标系避免了手动测量带来的误差，坐标系精度也比较高。
4.3数模拟合
根据基准统一原则，并考虑到叶片基准面上的制造精度最高，所以在数模拟和时，应当尽量在叶片基准面上选取点。同时根据数模拟和的理论依据一一最小二乘法在各个点上平推差值的原理，应当按照"在最重要基准面上选取的点数量大于次重要基准面上选取的点数量大于一般面上选取的点数量"的规则，确定在叶片各个面上选取点的数量。
利用三垒标测量机通过以上方法检测的结果与常规检测报告进行对比，两者基本一致。经过重复测量，结果也基本一致。以上事实均表明了汽轮机叶片用三垒标测量是完全可行的，可以替代常规方法作为汽轮机叶片测量的最终结果。