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航空发动机叶片型面的光学扫描测量技术

发布时间:2018-02-28 10:12

     

  在航空范畴中,叶片是策动机的环节零件,其几何外形特征对于策动机的动力机能有着至关主要的影响。跟着我国航空工业的飞速成长,火急需要研制出高机能的航空策动机,这就对叶片的质量和数量都提出了较高要求。然而,要制造出大量合适设想要求的叶片,对其进行切确而高效的丈量就成为叶片制造过程中的需要环节,并且丈量的精度间接决定着制造的精度。一般说来,为了包管策动机具有优良的动力机能,叶片的型面特征都是按照流体动力学道理进行设想的,因此叶片多呈现为弯扭上升的形态特征,并且数量浩繁、形态万千,这就给批量叶片的检测带来了庞大难题。

  叶片型面属于空间自在曲面,而空间自在曲面的检测和逆向工程历来是几何量细密丈量范畴的一项主要研究课题。目前,对于叶片等复杂曲面零件的丈量,大多采用保守的三坐标丈量机,因为采用接触式测头,因此速度慢、效率低、易发生干与效应、不克不及对软质材料和超薄物体进行丈量,并且具有测端半径弥补误差等,这些要素使得丈量机在空间自在曲面丈量中的使用遭到了很大限制,不成以或许很好地完成叶片等批量零件的高精高效检测使命。因而,火急需要研制和开辟出新型的丈量设备。

  近年来,跟着丈量手艺的前进,越来越多的非接触式丈量手艺被引入到航空航天等范畴中,而且获得了行之有效的使用,极大地填补了接触式丈量设备的局限。在浩繁品种的非接触式测头中,基于激光三角反射道理的测距传感器曾经实现商品化,并以其响应速度快、采样频次高、丈量切确、性价比高档长处,较为成功地处理了某些接触式丈量难以或无法处理的问题。目前,国外对于叶片等复杂曲面零件的丈量曾经构成了较为完美的方式,而且曾经开辟出了成熟的产物和设备,从而在叶片的加工、丈量等方面实现了主动化、智能化。而目前国内在高精度光学扫描丈量手艺和设备方面还处于起步阶段,尚未达到工程适用的要求,而国外的高机能叶片丈量配备对我国军工制造企业封锁和禁运。

  在如许的布景下,航空工业细密所依托本身在细密、超细密制造手艺以及细密丈量、测试手艺等范畴的丰硕经验和手艺堆集,在航空策动机叶片型面的细密测试手艺方面开展了行之有效的研究,正在进行非接触式的光学扫描丈量系统--WIZblade(如图所示)的推广使用。该丈量系统采用新型的激光扫描测头作为前端传感器,并连系了公用的叶片丈量软件,能够实现被测叶片型面指定截面的几何参数丈量与评价,从而为当前我国航空策动机制造过程中具有的叶片等复杂零件的丈量效率低和精度差等问题供给了一项手艺处理方案。

  光学扫描丈量系统WIZblade以保守的三坐标丈量机作为系统平台,并采用新型的非接触式激光扫描测头WIZprobe来替代保守的接触式探头,从而将丈量机的挪动空间范畴大、定位精度高、通用性强等的长处与激光扫描测头的非接触、响应快、采样频次高档的长处连系起来,认为泛博用户供给便利、快速和靠得住的高精度丈量处理方案。WIZblade的平台精度为3.0+3.5×L μm(L为被测零件的长度),系统丈量精度(平台精度+WIZprobe测头精度)为14μm(2σ)三个直线轴的行程范畴可按照具体需求进行选择,因此能够使用于多种复杂曲面零件的丈量和质量节制。在叶片的丈量过程中,WIZblade可以或许精确丈量叶片型面的所有轮廓尺寸,并与理论CAD模子进行比力和评价。同时,为了检测分歧几何外形和尺寸的叶片,还能够供给多种规格的三轴活动平台以及可备选择的扭转工作台。

  在测头方面,WIZblade采用激光扫描测头WIZprobe来完成高精度的扫描丈量和几何数据采集。WIZprobe测头的体积小,而且兼容PH10M测头座,既可以或许与三坐标丈量机系统连系,也能够作为独立的产物使用于工业出产线。WIZprobe基于奇特的环形光三角法丈量道理,能够通过一个超环面透镜同时进行不限数量的三角法丈量,从而将激光手艺与图像处置相连系,具有顺应性强和丈量精度高档劣势。同时,基于及时闭环的自顺应节制手艺,WIZprobe测头的激光功率和CCD活络度能够进行主动调整和校准, 因此在丈量过程中,测头能够按照不竭变化的外界前提及时进行主动校准,使丈量精度受材质、颜色和概况加工形式等要素的影响较小。航空工业细密所正在进行使用推广的非接触式光学坐标丈量机WIZblade,其活动节制系统和丈量软件具有国外同类产物雷同的功能和机能,还集成有良多公用于航空策动机叶片的附加软件模块,从而实现了叶片等复杂曲面零件的高效细密丈量,能够满足当前我国航空策动机研制和出产单元对批量叶片的检测需求。





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