一种整体叶盘叶片固有频率的测试设备及方法与流程

1.本文涉及零件频率测试领域，具体是涉及一种整体叶盘叶片固有频率的测试设备及方法。


背景技术：

2.目前国内对零部件固有频率的测试方法基本分为两类，“敲击法”测试和“共振法”测试。
[0003]“敲击法”测试，用于普通单个零部件测试，通过对实验件所受的激励和拾取的振动信号做传函分析，得出测试零部件的固有频率。
[0004]“共振法”测试，利用电磁振动台激振测试零部件，当测试零部件共振时用“抛沙法”确定测试零部件的振型，对应得出其固有频率。
[0005]
中国专利cn201010612595.8公开了一种整体叶盘叶片固有频率的测试方法，该方法使用夹具将整体叶盘固定在振动台上；然后，使用橡胶泡沫将整体叶盘叶片中非检测的叶片进行阻尼，再将被测叶片平均划分为7份，得到14个节点；使用铝制力锤对各个节点进行敲击，通过力锤上的传感器和被测试叶片上的传感器将振动信号传送到放大器中进行放大，然后使用数字采集系统进行采集，最终传送到计算机中进行数据分析，最后将计算机最终输出数据分析结果进行相干性分析、真假信号的识别、模态实验结果分析和模态置信度检验。
[0006]
该专利公开的测试方法依赖于实验人员的经验和熟练度，由于人工敲击难以掌握距离和力度，新手难以保证敲击的力度与敲击的距离始终相同，每次敲击得出的实验结果误差较大，而练习敲击对实验人员来说过于浪费时间，所以需要一种能够自动敲击叶片的设备，该设备针对叶片的不同部位每次敲击的角度、力度、速度始终相同。


技术实现要素：

[0007]
本文所要解决的技术问题是提供一种整体叶盘叶片固有频率的测试设备及方法，本设备及方法能够自动采集叶片的多个敲击节点坐标，然后全自动敲击相应的坐标，上手快，节省了实验人员的时间。
[0008]
为解决上述技术问题，本文提供以下技术方案：
[0009]
一种整体叶盘叶片固有频率的测试设备，应用于对叶盘上的叶片进行敲击，包括有：
[0010]
坐标测量机构，用于测量叶片上敲击节点的测量参数；
[0011]
自动敲击机构，用于根据敲击参数敲击所述叶片上的所述敲击节点；
[0012]
控制器，与所述坐标测量机构、自动敲击机构电连接，用于根据所述坐标测量机构发出的所述测量参数计算得到敲击节点的敲击参数，将所述敲击参数发送给自动敲击机构，从而所述自动敲击机构根据所述敲击参数对所述叶片的敲击节点进行敲击。
[0013]
优选的，本文实施例所述设备还包括：换位机构，用于交换所述坐标测量机构和自
动敲击机构的位置；
[0014]
采集系统，用于采集敲击时所述叶片和自动敲击机构工作端的振动信号；
[0015]
所述控制器还用于，当所述坐标测量机构获得全部敲击节点的测量参数，控制所述换位机构将所述自动敲击机构替换所述坐标测量机构的位置，并根据所述采集系统采集的所述振动信号，计算所述叶片的固有频率。
[0016]
优选的，本文实施例坐标测量机构包括有第一工业机器人、光幕支架，第一工业机器人固定安装在换位机构的工作部，第一工业机器人的工作部朝向叶片设置，光幕支架固定安装在第一工业机器人的工作部，光幕支架套设在一个叶片的外侧并且不与叶片接触，光幕支架上安装有工作区间位于光幕支架中心的测量光幕，测量光幕的发射器和收光器分别安装于光幕支架的两边，测量光幕与控制器电连接。
[0017]
优选的，本文实施例第一工业机器人包括有第一直线驱动器、第一力臂，第一直线驱动器固定安装在换位机构的工作部，第一直线驱动器的工作方向朝向叶片设置，第一力臂可旋转地安装在第一直线驱动器的工作部，第一直线驱动器的工作部还安装有驱动第一力臂旋转的第一旋转驱动器，第一旋转驱动器的工作端安装有角度传感器，第一直线驱动器、第一旋转驱动器、角度传感器均与控制器电连接。
[0018]
优选的，本文实施例光幕支架靠近叶盘的一面设置有包裹于光幕支架外侧的防撞环，防撞环具有弹性。
[0019]
优选的，本文实施例坐标测量机构还包括有第二直线驱动器、支架、距离传感器，第二直线驱动器、支架、距离传感器均有两个，两个第二直线驱动器分别安装在测量光幕的发射器和收光器的旁侧，第二直线驱动器的工作方向垂直于光幕支架的旋转轴线，同时也垂直于测量光幕的光线发射方向，支架固定安装在第二直线驱动器的工作部，距离传感器与支架固定连接，距离传感器的工作方向平行于测量光幕的光线发射方向，第二直线驱动器、距离传感器均与控制器电连接。
[0020]
优选的，本文实施例第二直线驱动器的工作部安装有位移传感器，支架上设置有位于测量光幕工作区间的指针，指针的边缘垂直于测量光幕发射器和收光器的长度方向，指针的边缘与距离传感器的工作端位于同一条直线上，位移传感器与控制器电连接。
[0021]
优选的，本文实施例自动敲击机构包括有第二工业机器人、力锤支架、自动力锤，第二工业机器人固定安装在换位机构的工作部，第二工业机器人的工作部朝向叶片设置，力锤支架固定安装在第二工业机器人的工作部，自动力锤与力锤支架固定连接，第二工业机器人、自动力锤均与控制器电连接。
[0022]
优选的，本文实施例第二工业机器人包括有第三直线驱动器，第三直线驱动器固定安装在换位机构的工作部，第二力臂可旋转地安装在第三直线驱动器的工作部，第三直线驱动器的工作部上还安装有驱动第二力臂旋转的第二旋转驱动器；第二力臂靠近叶片的一端可旋转地安装有工作方向垂直于第二力臂旋转轴线的第四直线驱动器，以及驱动第四直线驱动器以其工作方向为轴线并且环绕该轴线旋转的第三旋转驱动器。
[0023]
优选的，本文实施例力锤支架上设置有铰链，自动力锤包括有中部可旋转安装在铰链上的杠杆，杠杆靠近叶片的一端设置有锤头，自动力锤还包括有固定安装在力锤支架远离锤头一端的第五直线驱动器，锤头和第五直线驱动器位于杠杆的同一侧，第五直线驱动器的工作方向朝向杠杆设置，力锤支架上安装有驱动杠杆的一端始终朝向第五直线驱动
器靠近的扭簧。
[0024]
优选的，本文实施例采集系统包括有叶片传感器、力锤传感器、放大器、采集器、显示器，叶片传感器固定安装于叶片上，力锤传感器固定安装于自动敲击机构的工作端，叶片传感器、力锤传感器均与放大器电连接，放大器、采集器、控制器、显示器依次电连接。
[0025]
本文实施例还提供了一种整体叶盘叶片固有频率的测试方法，应用于上述的测试设备，包括，
[0026]
测量叶片的敲击节点的测量参数；
[0027]
根据所述测量参数计算所述敲击节点的敲击参数；
[0028]
根据所述敲击参数敲击所述叶片的敲击节点。
[0029]
本文与现有技术相比具有的有益效果是：
[0030]
实验人员通过控制器操作坐标测量机构，令坐标测量机构的工作端移动至初始位置，初始位置为第一敲击节点的旁侧，随后实验人员通过控制器发出信号，令坐标测量机构、自动敲击机构、换位机构、采集系统按预设的程序工作，坐标测量机构测量叶片边缘沿其长度方向等距离间隔分布的十四个敲击节点(或其他数量的敲击节点个数)，然后将这十四个节点的测量参数发送给控制器用于计算敲击节点的敲击坐标，控制器通过坐标计算出自动敲击机构的工作行程，然后发出工作信号给自动敲击机构、换位机构，换位机构为滚珠丝杆滑台，坐标测量机构和自动敲击机构均安装在换位机构的滑块上，换位机构驱动坐标测量机构朝向远离叶盘的方向移动并且同时使得自动敲击机构对准刚刚计算出的敲击节点坐标的叶片，随后自动敲击机构依次敲击十四个敲击节点，采集系统对每次敲击时叶片和自动敲击机构工作端的振动进行采集，并将电信号发送给控制器，控制器对振动信号进行计算，得出叶片的固有频率。
[0031]
本设备能够自动采集叶片的多个敲击节点坐标，然后全自动敲击相应的坐标，上手快，节省了实验人员的时间。
附图说明
[0032]
为了更清楚地说明本文实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本文的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0033]
图1为本文的坐标测量状态立体图；
[0034]
图2为本文的俯视图；
[0035]
图3为本文的正视图；
[0036]
图4为本文的坐标测量机构立体图；
[0037]
图5为本文的坐标测量机构的部分结构工作状态示意图；
[0038]
图6和图7为本文的坐标测量机构的部分结构在不同角度下的立体图；
[0039]
图8为本文的自动敲击机构立体图；
[0040]
图9和图10为本文的自动敲击机构的部分结构在不同角度下的示意图；
[0041]
图11为本文的图10的a-a截面处的剖视图；
[0042]
图12为本文实施例测量叶片得到敲击参数的流程图；
[0043]
图13为本文叶片与敲击节点的示意图；
[0044]
图14为本文实施例计算叶片敲击节点敲击坐标的方法流程图；
[0045]
图15为本文实施例整体叶盘叶片固有频率测试的方法流程图；
[0046]
图16为本文实施例整体叶盘叶片固有频率测试的具体方法流程图。
[0047]
图中标号为：
[0048]
1、叶盘；
[0049]
1a、叶片；
[0050]
2、坐标测量机构；
[0051]
2a、第一工业机器人；
[0052]
2a1、第一直线驱动器；
[0053]
2a2、第一力臂；
[0054]
2a3、第一旋转驱动器；
[0055]
2b、光幕支架；
[0056]
2b1、防撞环；
[0057]
2c、测量光幕；
[0058]
2e、第二直线驱动器；
[0059]
2f、支架；
[0060]
2f1、指针；
[0061]
2g、距离传感器；
[0062]
3、自动敲击机构；
[0063]
3a、第二工业机器人；
[0064]
3a1、第三直线驱动器；
[0065]
3a2、第二力臂；
[0066]
3a3、第二旋转驱动器；
[0067]
3a4、第四直线驱动器；
[0068]
3a5、第三旋转驱动器；
[0069]
3b、力锤支架；
[0070]
3b1、铰链；
[0071]
3b2、扭簧；
[0072]
3c、自动力锤；
[0073]
3c1、杠杆；
[0074]
3c2、锤头；
[0075]
3c3、第五直线驱动器；
[0076]
4、换位机构。
具体实施方式
[0077]
下面将结合本文实施例中的附图，对本文实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本文一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本文中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，
都属于本文保护的范围。
[0078]
在本文的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本文和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本文的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0079]
如图1所示为本文实施例的一种整体叶盘叶片固有频率的测试设备，实现对叶盘1上的叶片1a进行敲击，该测试设备包括：
[0080]
坐标测量机构2，用于测量叶片1a上每个敲击节点的坐标；
[0081]
自动敲击机构3，用于根据上述坐标测量机构2测量出的坐标敲击叶片1a上的每个敲击节点；
[0082]
换位机构4，用于交换坐标测量机构2和自动敲击机构3的位置；
[0083]
采集系统(图未示)，用于采集敲击时叶片1a和自动敲击机构3工作端的振动信号；
[0084]
控制器(图未示)，与坐标测量机构2、自动敲击机构3、换位机构4、采集系统电连接，用于接收坐标测量机构2发出的坐标，将坐标发送给自动敲击机构3，接收采集系统发出的信号，计算出叶片1a的固有频率。
[0085]
实验人员通过控制器操作坐标测量机构2，令坐标测量机构2的工作端移动至初始位置，初始位置为第一敲击节点的旁侧(即图1中叶片1a靠近叶盘1的位置)，随后实验人员通过控制器发出信号，令坐标测量机构2、自动敲击机构3、换位机构4、采集系统按预设的程序工作，坐标测量机构2测量叶片1a边缘沿其长度方向等距离间隔分布的十四个敲击节点(或者还可以为其他数量的敲击节点)，然后将这十四个敲击节点的坐标发送给控制器，控制器通过坐标计算出自动敲击机构3的工作行程，然后发出工作信号给自动敲击机构3、换位机构4，换位机构4可以为滚珠丝杆滑台，坐标测量机构2和自动敲击机构3均安装在换位机构4的滑块上，换位机构4驱动坐标测量机构2朝向远离叶盘1的方向移动并且同时使得自动敲击机构3对准刚刚测量出坐标的叶片1a，随后自动敲击机构3依次敲击十四个敲击节点，其中，坐标测量机构2可以测量完叶片的十四个敲击节点后，将十四个敲击节点的坐标一并发送给控制器，由控制器控制自动敲击机构3按照坐标进行敲击；还可以由坐标测量机构2测量完叶片的1个敲击节点，单独向控制器发送该1个敲击节点的坐标，由所述控制器控制自动敲击机构3按照所述坐标敲击。采集系统对每次敲击时叶片1a和自动敲击机构3工作端的振动进行采集，并将电信号发送给控制器，控制器对振动信号进行计算，得出叶片1a的固有频率。
[0086]
如图2、图3、图5所示，坐标测量机构2包括有第一工业机器人2a、光幕支架2b，第一工业机器人2a固定安装在换位机构4的工作部(换位机构4的滑块)，第一工业机器人2a的工作部朝向叶片1a设置，光幕支架2b固定安装在第一工业机器人2a的工作部，光幕支架2b套设在一个叶片1a的外侧并且不与叶片1a接触，光幕支架2b上安装有工作区间位于光幕支架2b中心的测量光幕2c，测量光幕2c的发射器和收光器分别安装于光幕支架2b的两边(如图5所示)，测量光幕2c与控制器电连接。
[0087]
首先，实验人员通过控制器操作第一工业机器人2a，使得第一工业机器人2a驱动光幕支架2b套设在待检测的叶片1a外侧，当光幕支架2b靠近叶片1a与叶盘1的连接处时停
止，此时待检测的叶片1a位于测量光幕2c的工作区间，随后实验人员通过控制器发出信号，令第一工业机器人2a和测量光幕2c按以下步骤工作，请参见例如图12的本文实施例测量叶片得到敲击参数的流程图：
[0088]
步骤1201，测量叶片的宽度。
[0089]
在本步骤中，测量光幕2c测量待检测叶片1a在其工作面上投影的宽度，并将该宽度转化为电信号实时发送给控制器。
[0090]
步骤1202，沿某一个方向旋转测量所述叶片的宽度。
[0091]
在本步骤中，可以由第一工业机器人2a驱动光幕支架2b带动测量光幕2c顺时针旋转，在测量光幕2c旋转的过程中测量叶片1a在其工作面上投影的宽度；还可以由第一工业机器人2a驱动光幕支架2b带动测量光幕2c逆时针旋转，在测量光幕2c旋转的过程中测量叶片1a在其工作面上投影的宽度。
[0092]
在其他实施例中，还可以保持测量光幕2c不动，令在所述测量光幕2c工作面中的叶片1a沿顺时针或者逆时针旋转，并且在所述叶片1a旋转的过程中由测量光幕2c测量所述叶片1a在所述测量光幕2c工作面上投影的宽度。
[0093]
步骤1203，判断所述叶片的投影宽度是否减小，如果减小则进入步骤1204，否则返回步骤1202，继续测量所述叶片1a在测量光幕2c工作面上的投影宽度。
[0094]
在本步骤中，控制器对测量光幕2c发出的连续信号进行比较，若叶片1a的投影宽度呈现减小的趋势，则进入步骤1204，否则返回步骤1202，由控制器继续控制第一工业机器人2a驱动光幕支架2b带动测量光幕2c沿原方向旋转。
[0095]
步骤1204，沿另一个方向旋转，并测量所述叶片的投影宽度，直至测量得到的所述待检测叶片的投影宽度再次减小。
[0096]
在本步骤中，另一方向和上述步骤1202中的旋转方向相反，例如，在步骤1202中的旋转方向为顺时针时，在本步骤中控制器将会控制第一工业机器人2a驱动光幕支架2b带动测量光幕2c逆时针旋转，直至叶片1a的投影宽度再次减小时停止。
[0097]
步骤1205，根据叶片的投影宽度最大值以及相应旋转角度，计算敲击参数。
[0098]
在本步骤中，敲击参数可以包括敲击坐标，还可以包括敲击坐标和敲击角度。所述控制器获得测量光幕2c测量所述叶片1a的投影宽度数据的最大值，同时所述控制器还获得当出现上述投影宽度数据最大值时第一工业机器人2a自身工作部的旋转角度，由控制器通过变量控制的方法计算出第一、第二敲击节点的敲击坐标与敲击角度。其中，第一和第二敲击节点可以如图13所示，当叶片1a的一部分在测量光幕2c的工作面的测量过程中出现投影宽度最大值时，可以在这部分叶片1a中计算出上述的第一和第二敲击节点的敲击坐标和敲击角度，其中，所述敲击角度例如可以垂直于所述叶片1a，所述敲击参数也可以仅包括敲击坐标。
[0099]
步骤1206，判断该叶片的敲击节点是否都测量完毕，如果测量完毕则进入步骤1207，否则返回步骤1201。
[0100]
在本步骤中，控制器可以根据记录的叶片1a已经完成的敲击节点数量，或者未完成测量的叶片1a的敲击节点的数量，判断该叶片1a是否测量完毕。例如，一个叶片1a具有14个敲击节点，控制器记录有叶片1a的第十一和第十二敲击节点的敲击坐标和敲击角度，则会判断为未完成所有敲击节点的测量。
[0101]
当未完成所有敲击节点的测量时，控制器控制第一工业机器人2a驱动光幕支架2b带动测量光幕2c向着远离叶盘1的方向移动一段距离，该距离等同于第一、第三敲击节点之间的距离，也就是说，该距离为将叶片分割成不同区域后的区域宽度，在每个区域中具有两个敲击节点。然后，返回步骤1201，对该叶片1a的下一个区域进行测量，从而确定第三和第四敲击节点的敲击参数。
[0102]
步骤1207，得到叶片所有的敲击坐标和敲击角度。
[0103]
重复步骤1201-步骤12067次后得到所有敲击节点的参数。
[0104]
如图4所示，第一工业机器人2a包括有第一直线驱动器2a1、第一力臂2a2，第一直线驱动器2a1固定安装在换位机构4的工作部，第一直线驱动器2a1的工作方向朝向叶片1a设置，第一力臂2a2可旋转地安装在第一直线驱动器2a1的工作部，第一直线驱动器2a1的工作部还安装有驱动第一力臂2a2旋转的第一旋转驱动器2a3，第一旋转驱动器2a3的工作端安装有角度传感器，第一直线驱动器2a1、第一旋转驱动器2a3、角度传感器均与控制器电连接。
[0105]
第一直线驱动器2a1为滚珠丝杆滑台，第一力臂2a2为具有一个空心转轴的叉型力臂，第一力臂2a2的空心转轴通过一对轴承座安装在第一直线驱动器2a1工作部上，第一旋转驱动器2a3包括有伺服电机、安装在伺服电机工作轴上的齿轮和套设在第一力臂2a2转轴上的齿圈，伺服电机通过齿轮驱动齿圈旋转，从而使得第一力臂2a2旋转，第一直线驱动器2a1用于驱动第一力臂2a2朝向叶片1a靠近或远离。
[0106]
角度传感器为光电编码器，角度传感器用于检测伺服电机的工作轴旋转角度，控制器通过角度传感器反馈的数据计算出光幕支架2b旋转的角度，从而计算出敲击角度。其中可以令敲击角度垂直于所述光幕支架2b旋转的角度，也就是令敲击角度垂直于叶片1a的敲击节点区域对应的平面。
[0107]
如图7所示，光幕支架2b靠近叶盘1的一面设置有包裹于光幕支架2b外侧的防撞环2b1，防撞环2b1具有弹性。防撞环2b1为充气空心橡胶圈，防撞环2b1用于避免实验人员操作失误时，光幕支架2b与叶盘1或叶片1a发生撞击的问题。
[0108]
如图6和图7所示，坐标测量机构2还包括有第二直线驱动器2e、支架2f、距离传感器2g，第二直线驱动器2e、支架2f、距离传感器2g均有两个，两个第二直线驱动器2e分别安装在测量光幕2c的发射器和收光器的旁侧，第二直线驱动器2e的工作方向垂直于光幕支架2b的旋转轴线，同时也垂直于测量光幕2c的光线发射方向，支架2f固定安装在第二直线驱动器2e的工作部，距离传感器2g与支架2f固定连接，距离传感器2g的工作方向平行于测量光幕2c的光线发射方向，第二直线驱动器2e、距离传感器2g均与控制器电连接。
[0109]
第二直线驱动器2e为滚珠丝杆滑台，距离传感器2g为激光测距传感器，两个第二直线驱动器2e用于驱动两个距离传感器2g分别沿着测量光幕2c的发射器和收光器的长度方向移动，支架2f用于连接第二直线驱动器2e和距离传感器2g，两个距离传感器2g的初始位置均为测量光幕2c的中间，距离传感器2g的终止位置位于测量光幕2c检测到的叶片1a投影边缘，也就是第一敲击节点和第二敲击节点所处的位置，一个距离传感器2g用于检测第一敲击节点的正面与测量光幕2c的发射器之间的距离，另一个距离传感器2g用于检测第二敲击节点的背面与测量光幕2c的收光器之间的距离，距离传感器2g将检测数据发送给控制器，控制器结合距离传感器2g传输的数据和叶片1a的厚度进行计算，然后对自动敲击机构3
的敲击起始位置进行修正，使得自动敲击机构3每次敲击时其工作端与叶片1a之间的距离始终相同。
[0110]
第二直线驱动器2e的工作部安装有位移传感器，支架2f上设置有位于测量光幕2c工作区间的指针2f1，指针2f1的边缘垂直于测量光幕2c发射器和收光器的长度方向，指针2f1的边缘与距离传感器2g的工作端位于同一条直线上，位移传感器与控制器电连接。
[0111]
位移传感器为拉杆式电子尺，位移传感器用于检测第二直线驱动器2e工作端的移动距离，并且将该数据发送给控制器，指针2f1用于遮挡测量光幕2c之间的光线；当距离传感器2g位于初始位置，即支架2f位于测量光幕2c的中心时，指针2f1位于叶片1a的投影范围内，指针2f1对测量光幕2c的工作无影响；当第一工业机器人2a驱动光幕支架2b带动测量光幕2c旋转，使得测量光幕2c检测到的叶片1a投影宽度处于最大值时，如图14所示为本文实施例计算叶片敲击节点敲击坐标的方法流程图，具体执行以下步骤：
[0112]
步骤1401，驱动测量光幕在沿叶片长度方向移动一段距离。
[0113]
在本步骤中，控制器控制第一工业机器人2a驱动光幕支架2b带动测量光幕2c沿叶片长度方向移动一段距离，该距离等同于测量光幕2c工作端与距离传感器2g工作端之间的距离，使得距离传感器2g的工作端位于测量光幕2c工作端之前所处的位置。
[0114]
步骤1402，驱动距离传感器向叶片边缘移动。
[0115]
在本步骤中，第二直线驱动器2e驱动指针2f1以及距离传感器2g朝向叶片1a的边缘移动(投影宽度方向的边缘)，直至测量光幕2c的发射器和收光器检测到的叶片投影宽度的边缘，第二直线驱动器2e停止工作。其中，指针2f1会遮挡测量光幕2c的发射器和收光器，从而导致测量光幕2c读取到的数据产生变化，通过距离传感器2g得知指针2f1与叶片边缘之间的垂直距离，进而便于控制器计算出敲击节点的坐标。
[0116]
步骤1403，获得叶片边缘与测量光幕的距离。
[0117]
在本步骤中，距离传感器2g与指针2f1均停留于叶片1a的投影宽度边缘位置，距离传感器2g将自身与叶片1a投影宽度边缘表面之间的距离发送给控制器。
[0118]
步骤1404，计算叶片敲击节点的敲击坐标。
[0119]
在本步骤中，控制器可以结合角度传感器、位移传感器、距离传感器2g发出的测量数据和叶片1a的厚度进行计算，得出第一敲击节点至第十四敲击节点精确的敲击坐标。
[0120]
如图2和图3所示，自动敲击机构3包括有第二工业机器人3a、力锤支架3b、自动力锤3c，第二工业机器人3a固定安装在换位机构4的工作部，第二工业机器人3a的工作部朝向叶片1a设置，力锤支架3b固定安装在第二工业机器人3a的工作部，自动力锤3c与力锤支架3b固定连接，第二工业机器人3a、自动力锤3c均与控制器电连接。
[0121]
控制器通过坐标测量机构2采集必要的数据并且计算出叶片1a上十四个敲击节点的坐标，然后向第二工业机器人3a和自动力锤3c发出工作指令，第二工业机器人3a驱动自动力锤3c依次靠近十四个敲击坐标，自动力锤3c对叶片1a的每个敲击坐标进行敲击，采集系统采集叶片1a和自动力锤3c工作端的振动信号并发送给控制器。
[0122]
如图8所示，第二工业机器人3a包括有第三直线驱动器3a1，第三直线驱动器3a1固定安装在换位机构4的工作部，第二力臂3a2可旋转地安装在第三直线驱动器3a1的工作部，第三直线驱动器3a1的工作部上还安装有驱动第二力臂3a2旋转的第二旋转驱动器3a3；第二力臂3a2靠近叶片1a的一端可旋转地安装有工作方向垂直于第二力臂3a2旋转轴线的第
四直线驱动器3a4，以及驱动第四直线驱动器3a4以其工作方向为轴线并且环绕该轴线旋转的第三旋转驱动器3a5。
[0123]
第三直线驱动器3a1为滚珠丝杆滑台，第二力臂3a2为具有一个空心转轴的力臂，第二力臂3a2的空心转轴通过一对轴承座安装在第三直线驱动器3a1工作部上，第二旋转驱动器3a3包括有伺服电机、安装在伺服电机工作轴上的齿轮和套设在第二力臂3a2转轴上的齿圈，伺服电机通过齿轮驱动齿圈旋转，从而使得第二力臂3a2旋转，第三直线驱动器3a1用于驱动第二力臂3a2朝向叶片1a靠近或远离，第二旋转驱动器3a3用于驱动第二力臂3a2旋转；
[0124]
第四直线驱动器3a4为电动推杆，第三旋转驱动器3a5包括有伺服电机、安装在伺服电机工作轴上的齿轮和套设在第四直线驱动器3a4转轴上的齿圈，伺服电机通过齿轮驱动齿圈旋转，从而使得第四直线驱动器3a4旋转，第四直线驱动器3a4用于驱动力锤支架3b靠近或远离第二力臂3a2的轴线，第三旋转驱动器3a5用于驱动第四直线驱动器3a4带动力锤支架3b旋转，从而改变自动力锤3c的位置；
[0125]
第三直线驱动器3a1和第四直线驱动器3a4构成了具有二自由度的笛卡尔坐标机器人，第二旋转驱动器3a3与第三旋转驱动器3a5构成了具有二自由度的柱坐标机器人，第二工业机器人3a一共具有四个自由度，能够轻易地驱动力锤支架3b带动自动力锤3c移动至叶片1a的每个敲击节点旁侧。
[0126]
如图9、图10、图11所示，力锤支架3b上设置有铰链3b1，自动力锤3c包括有中部可旋转安装在铰链3b1上的杠杆3c1，杠杆3c1靠近叶片1a的一端设置有锤头3c2，自动力锤3c还包括有固定安装在力锤支架3b远离锤头3c2一端的第五直线驱动器3c3，锤头3c2和第五直线驱动器3c3位于杠杆3c1的同一侧，第五直线驱动器3c3的工作方向朝向杠杆3c1设置，力锤支架3b上安装有驱动杠杆3c1的一端始终朝向第五直线驱动器3c3靠近的扭簧3b2。
[0127]
第五直线驱动器3c3为ah-30空气锤，力锤支架3b上设置有用于避让第五直线驱动器3c3工作端的避让通孔，第五直线驱动器3c3工作时其工作端敲击在杠杆3c1的一端，杠杆3c1旋转通过其另一端驱动锤头3c2敲击在叶片1a的敲击节点上，敲击完成后，第五直线驱动器3c3的工作端复位，杠杆3c1通过扭簧3b2复位。
[0128]
采集系统包括有叶片传感器、力锤传感器、放大器、采集器、显示器，叶片传感器固定安装于叶片1a上，力锤传感器固定安装于自动敲击机构3的工作端，叶片传感器、力锤传感器均与放大器电连接，放大器、采集器、控制器、显示器依次电连接。
[0129]
自动敲击机构3对叶片1a的十四个敲击节点进行敲击时，安装于叶片1a上的叶片传感器将叶片1a的振动信号发送给放大器，安装于锤头3c2上的力锤传感器将锤头3c2的振动信号发送给放大器，放大器将信号放大后发送给采集器，采集器将电信号转换为数字信号发送给控制器，控制器对数字数据进行分析，将分析结果通过显示器反馈给实验人员，实验人员对显示器显示的分析结果进行相干性分析、真假信号的识别、模态试验结果分析和模态置信度检验，最后对测得的叶盘叶片频率进行修正。
[0130]
本文实施例整体叶盘叶片固有频率测试的方法如图15所示，具体包括如下步骤：
[0131]
步骤1501，测量叶片的敲击节点的测量参数。
[0132]
步骤1502，根据所述测量参数计算所述敲击节点的敲击参数。
[0133]
步骤1503，根据所述敲击参数敲击所述叶片的敲击节点。
[0134]
作为本文的一个实施例，测量叶片的敲击节点的测量参数中进一步包括，确定所述叶片的投影最大值；
[0135]
在所述叶片的投影最大值的面上确定敲击节点的测量参数。
[0136]
作为本文的一个实施例，在所述叶片的投影最大值的面上确定敲击节点的测量参数进一步包括，通过角度传感器获得所述叶片投影最大值时所述测量光幕的旋转角度。
[0137]
其中，可以是叶片投影宽度的最大值，在确定该投影最大值对应的面后，可以根据前述坐标测量机构中的角度传感器、位移传感器、距离传感器2g等发出的数据和叶片1a的厚度组成测量数据。
[0138]
通过角度传感器获得的测量光幕的旋转角度也就是自动敲击机构的第二旋转驱动器3a3旋转的角度。
[0139]
作为本文的一个实施例，根据所述测量参数计算所述敲击节点的敲击参数进一步包括，根据所述叶片投影最大值时对应的叶片的面，以及此时所述测量光幕的旋转角度，计算所述叶片的敲击节点的敲击参数。
[0140]
上述步骤具体包括如下步骤，如图16所示，为本文实施例整体叶盘叶片固有频率测试的具体方法流程图，其中步骤1501的具体步骤可以参考下述步骤1601-步骤1604，步骤1502的具体步骤可以参考下述步骤1605-步骤1607，步骤1503的具体步骤可以参考下述步骤1608-步骤1610。
[0141]
步骤1601，将待检测的叶片置于测量光幕的工作区域。
[0142]
在本步骤中，实验人员通过控制器操作第一工业机器人2a，使得第一工业机器人2a驱动光幕支架2b套设在待检测的叶片1a外侧，当光幕支架2b靠近叶片1a与叶盘1的连接处时停止，此时待检测的叶片1a位于测量光幕2c的工作区间。随后实验人员通过控制器发出信号，令坐标测量机构2、自动敲击机构3、换位机构4按预设程序工作。
[0143]
步骤1602，测量待检测的叶片的投影宽度。
[0144]
在本步骤中，在控制器的控制下第一工业机器人2a驱动光幕支架2b带动测量光幕2c顺时针旋转，测量光幕2c测量所述待检测叶片1a在其工作面上投影的宽度，并将该宽度转化为电信号实时发送给控制器。
[0145]
具体的，第二直线驱动器2e驱动支架2f带动距离传感器2g朝向待检测叶片1a的边缘移动，直至测量光幕2c的发射器和收光器检测到的投影宽度发生变化，第二直线驱动器2e停止工作，测量光幕2c将此时待检测叶片1a的投影宽度数值发送给控制器。距离传感器2g与指针2f1均停留于叶片1a的边缘位置，距离传感器2g将自身与叶片1a表面之间的距离发送给控制器。
[0146]
步骤1603，判断所述叶片的投影宽度是否减小，如果减小则进入步骤1604，否则返回步骤1602，继续测量所述叶片1a在测量光幕2c工作面上的投影宽度。
[0147]
在本步骤中，控制器对测量光幕2c发出的连续信号进行比较，若叶片1a的投影宽度减小，则进入步骤1604，否则返回步骤1602。
[0148]
步骤1604，沿相反方向转动测量光幕，测量待检测的叶片的投影宽度。
[0149]
在本步骤中，在控制器的控制下，第一工业机器人2a驱动光幕支架2b带动测量光幕2c逆时针旋转，直至叶片1a的投影宽度再次减小时停止。
[0150]
步骤1605，根据待检测叶片的投影宽度最大值以及相应旋转角度，计算敲击参数，
所述敲击参数包括敲击节点的敲击坐标，或敲击坐标和敲击角度。
[0151]
在本步骤中，测量光幕2c将叶片1a投影宽度数据的最大值发送给控制器，同时第一工业机器人2a将叶片1a投影宽度数值最大时自身工作部的旋转角度发送给控制器；由控制器根据上述传递过来的待检测叶片1a投影宽度的最大值和工作部的旋转角度计算敲击节点的敲击坐标和敲击角度。
[0152]
具体的，控制器结合角度传感器、位移传感器、距离传感器2g等发出的数据和叶片1a的厚度组成测量数据进行计算，得出敲击节点的精确敲击坐标，例如第一、第二敲击节点的精确敲击坐标。
[0153]
步骤1606，判断该待检测叶片的敲击节点是否都测量完毕，如果测量完毕则进入步骤1607，否则返回步骤1601。
[0154]
当未检测完该待检测叶片的敲击节点时，第一工业机器人2a驱动光幕支架2b带动测量光幕2c向着远离叶盘1的方向移动一段距离，该距离等同于测量光幕2c工作端与距离传感器2g工作端之间的距离，同时该距离等同于待检测叶片1a的两个邻接区域之间的距离，例如，待检测叶片1a上的第一敲击节点和第二敲击节点在测量光幕2c的测量中处于第一区域，待检测叶片1a上的第三敲击节点和第四敲击节点在测量光幕2c的测量中处于第二区域，所述第一敲击节点和第二敲击节点所在的第一区域紧邻上述第三敲击节点和第四敲击节点所在的第二区域，此处所述测量光幕2c向着远离叶盘1的方向移动一段距离是指第一区域与第二区域之间的距离，或者也可以说，所述测量光幕2c向着远离叶盘1的方向移动一段距离是指第一敲击节点和第三敲击节点之间的距离。
[0155]
步骤1607，得到待检测叶片所有敲击节点的敲击参数。
[0156]
在本步骤中，重复步骤1602至步骤1606，直至控制器得出全部敲击节点的精确敲击参数，所述敲击参数包括敲击坐标和敲击角度。
[0157]
步骤1608，退出所述坐标测量机构，并将自动敲击机构移至上述待检测叶片旁侧。
[0158]
在本步骤中，换位机构4驱动坐标测量机构2移动至叶盘1的旁侧，同时移动自动敲击机构3至刚刚采集坐标的叶片1a旁侧；
[0159]
步骤1609，根据敲击参数驱动自动敲击机构敲击所述待检测叶片的敲击节点。
[0160]
在本步骤中，第二工业机器人3a驱动力锤支架3b带动自动力锤3c使得锤头3c2依次移动至每个敲击节点的旁侧，第五直线驱动器3c3工作驱动杠杆3c1带动锤头3c2敲击在每个敲击节点上；
[0161]
步骤1610，采集待检测叶片和自动敲击机构的振动信号并进行输出。
[0162]
在本步骤中，采集系统将叶片1a的振动信号和锤头3c2的振动信号发送给放大器，放大器将信号放大后发送给采集器，采集器将电信号转换为数字信号发送给控制器，控制器对数字数据进行分析，将分析结果通过显示器反馈给实验人员；
[0163]
步骤1611，对振动信号进行分析。
[0164]
在本步骤中，实验人员通过计算机(或者计算机通过设定的程序)对显示器显示的分析结果进行相干性分析、真假信号的识别、模态试验结果分析和模态置信度检验，最后对测得的叶盘叶片频率进行修正。
[0165]
应理解，在本文的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本文实施例的实施过程
构成任何限定。
[0166]
还应理解，在本文实施例中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系。例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
[0167]
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本文的范围。
[0168]
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
[0169]
在本文所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口、装置或单元的间接耦合或通信连接，也可以是电的，机械的或其它的形式连接。
[0170]
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本文实施例方案的目的。
[0171]
另外，在本文各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
[0172]
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本文的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本文各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0173]
本文中应用了具体实施例对本文的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本文的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本文的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本文的限制。