一种用于旋转叶片动态间隙测量的光栅角度定位方法

《MECHANICAL SYSTEMS AND SIGNAL PROCESSING》：A Grating-Angle-Positioning method for dynamic clearance measurement of rotating blades

　　

孙明晨|裴远正|丁彤|王庆华|唐刚|严晓军

摘要

为了解决复杂旋转机械多体相对运动中重复姿态识别和动态间隙测量的常见问题，本研究提出了一种基于光栅角度的定位方法用于动态间隙测量。该方法在相对运动部件上协同安装光栅，并创新性地利用光栅方向角作为时空定位信号，从连续图像序列中锁定可重复的啮合位置并计算动态间隙变化。其核心贡献在于能够精确识别重复测量位置，并稳定提取复杂周期性运动中的相对间隙变化。为了验证该方法的有效性和鲁棒性，该方法被应用于一种具有挑战性的双转子垂直捏合机的动态间隙测量中，成功实现了小于0.05°的角度误差下的重复啮合位置定位，并获得了11个运行周期内叶片啮合点的间隙变化序列。独立验证实验进一步证实，该方法在非理想的倾斜成像条件下仍具有较高的测量精度，误差小于0.02毫米。结果表明，所提出的方法能够实现亚角度级别的重复姿态识别和亚毫米级的动态间隙监测，为垂直捏合机等复杂旋转机械的状态监测提供了一种非接触式、全场测量的方法。