航空涡轮叶片服役于高温、高压、高载荷等恶劣工况环境下,为满足功能需求,通常采用钛合金、镍基高温合金等难加工材料铸造而成。涡轮叶片曲面为薄壁结构,在铸造成型时由于热应力分布不均会导致叶片易产生弯曲变形,使其轮廓偏离设计要求。现有叶片检测方法主要有样板间隙法和三坐标机测量法,效率低下、自动化程度低。针对以上问题,本文设计了铸造涡轮叶片视觉检测装置样机,主要包括:(1)搭建铸造涡轮叶片光学测量平台。根据测量需求确定测量平台由平移和旋转两个自由度构成,选择线结构光视觉传感器作为测量装置的核心部件;根据工厂实际检测时以叶片榫头底面为定位面的装夹原则,设计了铸造涡轮叶片视觉检测专用夹具;结合传感器测量原理进行了系统平移和旋转自由度的标定研究,并完成平移轴、旋转轴及装夹定位面的标定算法设计,编写标定软件模块,通过实验得到相应的标定参数。(2)设计线结构光视觉传感器。根据线结构光测量原理,进行摄像机标定和激光平面标定算法研究;根据测量需求对传感器硬件进行选型,建立传感器测量模型,对相机与激光器中心水平间距、光轴夹角等传感器内部参数进行优化分析,结合优化参数进行传感器内部结构设计;完成了相机和激光平面的现场标定算法设计并进行编程实现,实验表明相机标定误差为0.192像素,激光平面标定精度为0.013mm。(3)提出一种改进的激光条纹中心线提取算法。该算法首先使用中值滤波、连通域去噪、边缘毛刺去除等步骤完成激光条纹所在区域的预处理,再采用基于法线方向的两步灰度重心法对预处理图像进行条纹中心线的提取,最后使用非均匀三次B样条拟合方法对提取结果进行修正,此方法解决了由像素分辨率限制导致的局部尖点问题,该算法提取速度快,单幅图像处理时间为0.05s。(4)编写测量系统软件。完成传感器及测量系统的精度标定实验和铸造涡轮叶片的检测实验,可实现叶片特征截面前后缘半径、最大厚度以及中弧线位置的检测,并自动输出结果报表。根据德国VDI/VDE标准,对线结构光传感器和叶片检测装置的测量精度进行评定,传感器精度0.03mm,系统精度0.04mm,叶片截面实测结果表明,叶片特征参数误差0.08mm。