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申请/专利权人：广西科技大学;西安中科微精光子科技股份有限公司

摘要：本发明公开了一种用于复杂曲面飞秒激光微孔加工的自适应定位方法，通过测距传感器在叶身上测量若干特征点的位置，以此作为输入与理论模型进行迭代逼近，形成叶身坐标转换矩阵，进而将气膜孔坐标转换为机床坐标得到气膜孔的加工精确位置和方向。

主权项：1.一种用于复杂曲面飞秒激光微孔加工的自适应定位方法，其特征在于：包括如下步骤：1在理论模型坐标系O,X,Y,ZL内，在叶片上选取能够最佳定位叶片的特征点，以光学测量装置，在理论模型上得到留若干个特征点的坐标XL,YL,ZL,αL,βLi，i＝1，2……；2采用机床定位在真实叶片上建立机床坐标系O,X,Y,ZM，假设机床坐标系和理论模型坐标重合，在O,X,Y,ZM坐标系内以所述的光学测量装置，在真实叶片上得到若干个点的坐标XM,YM,ZM,αM,βMi，i＝1，2……；由于真实叶片和理论模型之间存在差异，在真实叶片上得到的若干个点和理论模型上得到的若干个点的坐标不同；3保持理论模型坐标系O,X,Y,ZL不变，对叶片理论模型进行平移和旋转ΔX,ΔY,ΔZ,Δα,Δβ，采用同样的测量方法在O,X,Y,ZL坐标系内对旋转后的理论模型进行测量，得到新的若干个点的坐标XL,YL,ZL,αL,βLi，i＝1，2……；通过反复迭代，找到一个最优平移旋转量ΔX,ΔY,ΔZ,Δα,Δβ，在该平移旋转量条件下，于理论模型中得到的这若干个点的坐标和在真实叶片上得到的若干个相对应的点的坐标之间的差异最小；4用步骤3中得到的最优平移旋转量ΔX,ΔY,ΔZ,Δα,Δβ对真实叶片上建立的机床坐标系O,X,Y,ZM进行修正，获得叶片坐标系在机床坐标系下的最优表达，并计算输出所有待加工孔对应的机床坐标参数，进而指导工作人员进行工件孔位加工，在不依赖超精密机床情况下，实现了5μm的精确定位；所述的光学测量装置，包括控制模块1、工控机2、步进电机3、电荷耦合器件4、成像装置凸透镜I5、成像装置凹透镜6、成像装置凸透镜II7、监控反射光路8、分光板9、加工光路10、聚焦光路凸透镜I11、聚焦光路凹透镜12、聚焦光路凸透镜II13、被加工件发动机叶片14、被加工件发动机叶片的固定夹具15；飞秒激光器输出直行光路上，依次设置有分光板9、聚焦光路凸透镜I11、聚焦光路凹透镜12、聚焦光路凸透镜II13，最终光束达到被加工件发动机叶片14上；部分反射光从被加工件发动机叶片14上反射后，在被分光板9反射后的监控反射光路8直行光路上，依次设置有成像装置凸透镜II7、成像装置凹透镜6、成像装置凸透镜I5、电荷耦合器件4；电荷耦合器件4固定在步进电机3上，通过数据线与工控机2连接；所述的成像装置凸透镜I5和成像装置凸透镜II7的实际焦距不一样；所述的聚焦光路凸透镜I11和聚焦光路凸透镜II13的实际焦距不一样；步骤4所述的工件孔位加工，包括打孔监控，具体步骤如下：1打孔开始时，各个加工模块进行初始化，各系统全部归零；2加工光路10依次通过分光板9、聚焦光路凸透镜I11、聚焦光路凹透镜12、聚焦光路凸透镜II13，到达被加工件发动机叶片14上，此时会反射一部分光线；3反射光线依次经过聚焦光路凸透镜II13、聚焦光路凹透镜12、聚焦光路凸透镜I11、分光板9，经分光板9折射后进入成像及控制模块1；4经过分光板9的折射光线依次进入成像装置凸透镜II7、成像装置凹透镜6、成像装置凸透镜I5后，聚焦在成像装置的电荷耦合器件4上；5电荷耦合器件4经过特征提取、特征分析、模式识别后进入总控工控机2；6前后移动步进电机3，使电荷耦合器件4上的灰度图像发生变化，由工控机2判断CCD4是否是灰度最大值，如果是最大值，则步进电机3停止移动；7加工光路10能量加大，工控机2判断被加工件发动机叶片14上的孔是否已经穿透；8如果工控机2判断穿透信号已经发生，则激光能量输出归零，加工光路10能量归零；9成孔；步骤4所述的工件孔位加工，包括测量，具体步骤如下：①打孔开始时，各个测量模块进行初始化，各系统全部归零；②测量光路10依次通过分光板9、聚焦光路凸透镜I11、聚焦光路凹透镜12、聚焦光路凸透镜II13，到达被加工件发动机叶片14上，此时会反射一部分光线；③反射光线依次经过聚焦光路凸透镜II13、聚焦光路凹透镜12、聚焦光路凸透镜I11、分光板9，经分光板9折射后进入成像及控制模块1；④经过分光板9的折射光线依次进入成像装置凸透镜II7、成像装置凹透镜6、成像装置凸透镜I5后，聚焦在成像装置的电荷耦合器件4上；⑤电荷耦合器件4经过特征提取、特征分析、模式识别，并把测量的实际坐标值发给总控工控机2；⑥测量完毕。

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