3D扫描测量航空叶片、叶轮、陶瓷型芯

导读：航空发动机是飞行器的核心部件，决定发动机关键性能的涡轮叶片成为研究的重中之重。由于叶片的质量直接决定飞机发动机的性能和质量，叶片作为发动机的重要部件之一，在航空发动机制造中所占比重约为30%。叶片形状复杂，受力恶劣，承载大，发动机的性能在很大程度上取决于叶片型面的设计制造水平。

如何控制叶片的加工误差，保证良好的型面精度，成为检测工作关注的重点。但是，叶片零件的复杂结构，严重影响了叶片的加工精度和表面质量。而如何快速高效的检测这些加工叶片的形状，使得三维光学扫描测量成为了具有高精度和高效率并存的优质工具。

叶片

叶轮

陶瓷型芯

飞机发动机叶片类检测
结合三维扫描检验技术和功能强大的检测软件可以简便快速准确可靠地获取被测物体表面完整的3D数据及与物体的数据模型进行各种对比计算。可以快速简单精确地检测到整体及局部变形，变形的位置及变形量。变形可能来自老化，或其它原因产生。从测量到给出完整的检测分析数据仅用几分钟时间，可以方便指导下一步的生产，保证按CAD图的要求生产出精密合格的部件。

3D扫描测量的主要应用和优点：

• 整个表面全部检测，这种检测关注整体，而非特定区域及其细节，使得检验结论更完整可靠。
• 识别偏差，对其进行定位和定量分析。
• 对已入库合格件进行再次3D几何尺寸检查（如首件检验合格及生产过程中抽检合格后入库）。
• 对由于材料物理性能等产生的质量问题，由于材料老化，生锈和过度使用等质量问题产生的偏差进行记录后给出是否 合格的结论。
• 通过对首件检验及改进生产，大幅度减少了生产过程中质量检验时间
• 通过快速准确可靠的检验使得人们及早发现并排除问题，大幅度提高了产品质量和生产效率
  

用户
GE Aviation 是军用飞机，商用飞机，喷气飞机，舰载飞机，电站发动机和各种风机用等所有发动机生产商的领航者。

测量目标

• 波音747飞机推进装置叶片
• 材料: 钛
• 尺寸: 175x43x32mm
  

测量原理
拓扑几何:利用基于灰度编码和相位移技术的微结构光投影技术，三角测距和2D图像处理中的边缘检测技术。

测量系统
博尔科曼 stereoSCAN-turntiltUNIT

技术数据

测量范围	175mm
精度	±10μm
数字相机	2*8兆相机
光源	LED高流明灯
工作距离	880mm
传感器重量	6kg
测量时间	＜1sec/scan
执行标准	VDI/VDE Guideline 2634
转台/摆动单元	承载能力：15kg
转角范围	360°
俯仰摆动角度	60°

工作过程
整个检测对比过程分为两个主要步骤。利用博尔科曼的3D扫描数字化系统 stereoSCAN和带摆头功能的转台turntilt UNIT转台，通过扫描软件自动完成扫描产生叶片的3D数据。通过功能强大的专业3D检测软件自动完成测量数据与模型数据的对比，给出是否合格的结论。

1. 扫描和数据处理
把叶片固定在转台 turntiltUNIT上，然后利用博尔科曼公司的 stereoSCAN 系统自动完成扫描测量和数据储存工作。利用博尔科曼公司的扫描软件完成叶片几何尺寸的测量和数字可视化工作。然后把3D数据转换成与对比软件所接收的数据格式相匹配的STL格式。

2. 质量辨识
调入CAD 模型数据。
确定检测部位和检测内容：边缘切线和叶片厚度。
确定要调入的检查数据：边缘，扭曲角度和叶片根部位置。
调入所得到的测量数据。
自动辨识对比过程，包括生成测量报告和存档。
以2D和3D彩色偏差图进行图示，以表格形式给出理论值，测量值和偏差值等。

结论
使用博尔科曼公司最先进的3D扫描数字化系统stereoSCAN和转台turntiltUNIT和强大的匹配检测软件可以对物体表面进行全自动质量检测。代替了传统可靠但费时地检测方式。尽管全面检验增加了储存数据，但大幅缩短检验时间，
检验结果更加完整准确可靠。检验结果反过来用于指导生产过程，大大提高了产品质量和生产效率。


应用：质量控制
Volvo航空的检测应用：大型叶轮量测
把扫描测量数据与CAD模型数据对比（NaviSCAN） ；
快速而高效的进行测量，得出点云数据后与数模进行比较，得出色彩图，解决客户实际问题。

涡轮增压器研发-检测
三维扫描仪， 因其快速，高效，精确， 便携等特点， 在涡轮增压器的研发和检测领域越来越受欢迎

发动机零部件MAN公司

叶轮研发检测—Company Zollern

检测
新加坡的Turmarine 是世界上专业维修轮船涡轮增压系统的公司，使用 stereoSCAN-HE对轮船的涡轮进行检修，大大提高了他们的工作效率。

大型叶轮底面直径950mm，重半吨

叶轮直径230mm

传统方法: 实用化三坐标接触式测量
靠与样件对比的方法来检验会产生大量的废品及依赖检测人员；通常以表格形式给出检测结果；

现在方案：采用StereoSCAN进行扫描，实现整个表面数字化
运用专业的定位方法比靠对应点拟合方法要好，检测结果更精确，更全面；与CAD模型的比较结果用误差彩色编码图示更直观，更快捷醒目； 快速的得出叶片所需的airfoil尺寸。
空心叶片型芯扫描检测：陶瓷3D打印叶片型芯，同样也需要3D测量。对于型芯的测量，相比传统的三坐标，光学三维扫描仪具有明显的优势。

Lithoz陶瓷打印型芯与CAD对比结果

博瑞科三维在航空发动机叶片的检验检测以及陶瓷型芯的检测方面具有十几年的经验，有能力根据实际需求做二次开发，竭诚服务中国航发。