激光跟踪仪测量水轮机叶片的方法

　　1原测量方法

　　在激光跟踪仪测量叶片之前，曾采用双经纬仪测量系统对叶片进行测量。测量系统基本原理简要概括为:用两台经纬仪使用前方交会的办法，间接地测量出目标点三维坐标值，这样就可以建立被测点空间坐标系，采集完数据再进行数据处理。但随着叶片加工精度的不断提高，迫切需要一种新的更加精密的测量方法来替代以前的测量方法。

　　2 激光跟踪仪测量原理

　　激光跟踪仪是一种直接利用激光进行测量的仪器，激光从测头系统发出到达靶球后经过全反射，再返回到测头系统，激光跟踪仪通过测量俯仰角(EL)和水平方位角(AZ) 以及一个半径距离来决定反射镜中心点的球坐标，坐标数据通过线缆直接被传送到电脑主机，SpatialAnalyzer 把这些数据传送到一个用户根据数据定义的坐标结构中。激光跟踪仪主要由：激光头、控制箱、跟踪器/控制器电缆，网络电缆，靶球、气象站等组成。本文仅以我们使用美国API公司生产的 T3 系列激光跟踪仪进行介绍，其原理图图 1。

　　API激光跟踪仪使用氦氖激光进行跟踪和干涉距离测量，作为氦氖激光的补充，使用一个红外激光做绝对距离测量(ADM)。

　　3激光跟踪仪测量叶片

　　3.1测量前的准备工作

　　在测量之前根据叶片摆放的位置，选择合适的仪器放置，最好让叶片摆放在激光可以跟踪到的地方。对于曲率变化较大的叶片，可以使用转站，但还应合理选择仪器摆放地点，由于转站误差的存在，应尽量减少转站次数。根据步骤连接好电源线、控制器接线等，打开控制器总电源，预热跟踪仪直到仪器红灯不闪为止，打开控制器伺服开关，将靶球放在仪器零点，运行测量软件让仪器进行自动回零。当测量精度要求较高的工件时，在测量之前我们必须先对仪器进行校准，之后再进行测量。

　　3.2测量过程

　　1)数据采集

　　根据工艺部门的要求，在叶片表面采取我们需要的点，边界点一般是由工艺部门在边界上打点，所以用靶球直接测量是测不到的，可以用接长杆，将靶球放置于接长杆顶部的靶坐上，选择扫描球，在测量完边界点后，将测量的球进行隐藏，这时显示的是球心的位置，即我们要测量的边界点。

　　2)转站

　　在测量完仪器激光可到达的范围后，没有测到的地方，可以运用转站。在叶片上或者在跟踪仪激光可以到达的地方，采 3 个以上的点，这些点必须保证转站后仪器也能测得到。在测量完转站点后，将仪器移动到另一个可以测量到刚才不能测量却又要求测量的地方，注意在移动仪器的过程中，必须将伺服关掉，关闭原先测量窗口，重新添加仪器并激活为当前测量仪器，按照刚才的测量顺序重新测量转站点，进行仪器的转站，察看转站结果，符合测量要求即可，否则重新转站直到符合要求为止。测量完叶片的一面后，再重新测量转站点，将叶片进行翻转测量另一面，测量方法和前面的测量方法一样。上面也就是我们经常所说的仪器动工件不动，或者工件动仪器不动的两种转站方法，具体用哪一种需要根据我们测量的实际情况决定。图 2 是我们在测量过程中采集到的点集信息截图。