一文了解航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件的數(shù)字化測(cè)量技術(shù)

航空事業(yè)是我國(guó)重點(diǎn)發(fā)展的一項(xiàng)事業(yè)。當(dāng)前，我國(guó)在航空領(lǐng)域已經(jīng)取得了顯著成就。為繼續(xù)促進(jìn)航空事業(yè)發(fā)展，有必要持續(xù)發(fā)展航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件數(shù)字化測(cè)量技術(shù)，提升航空發(fā)動(dòng)機(jī)裝配水平，保證航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造水平。隨著科學(xué)技術(shù)、制造技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)航空事業(yè)發(fā)展水平不斷提升。由于航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件數(shù)字化測(cè)量技術(shù)在強(qiáng)化航空發(fā)動(dòng)機(jī)裝配效果方面發(fā)揮著重要作用，需要重視航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件數(shù)字化測(cè)量技術(shù)，積極發(fā)展此項(xiàng)技術(shù)，為航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研制和生產(chǎn)活動(dòng)的順利推進(jìn)奠定基礎(chǔ)。數(shù)字化測(cè)量技術(shù)1數(shù)字化測(cè)量技術(shù)概念數(shù)字化測(cè)量技術(shù)指以信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，以檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)作為測(cè)量效果判斷依據(jù)，開(kāi)展的數(shù)字化測(cè)量工作，旨在借助測(cè)量技術(shù)科學(xué)評(píng)估測(cè)量對(duì)象質(zhì)量。在數(shù)字時(shí)代，數(shù)字化測(cè)量技術(shù)受到了廣泛關(guān)注。將航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件數(shù)字化測(cè)量技術(shù)應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的裝配中，可以保證航空發(fā)動(dòng)機(jī)的裝配質(zhì)量。2數(shù)字化測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值航空發(fā)動(dòng)機(jī)裝配制造是一項(xiàng)高精密的工作，若是在航空發(fā)動(dòng)機(jī)裝配制造的過(guò)程中產(chǎn)生一定的誤差，就容易對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的整體性能造成消極影響。在數(shù)字技術(shù)發(fā)展，數(shù)字化測(cè)量技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展階段。通過(guò)將數(shù)字化測(cè)量技術(shù)應(yīng)用在航空發(fā)動(dòng)機(jī)裝配制造中，就容易提高航空發(fā)動(dòng)機(jī)裝配制造的精準(zhǔn)度，使其符合裝配制造標(biāo)準(zhǔn)。與此同時(shí)，在航空發(fā)動(dòng)機(jī)裝配制造中應(yīng)用數(shù)字化測(cè)量技術(shù)還可以提高檢測(cè)、裝配制造效率，降低人工成本。而數(shù)字化測(cè)量技術(shù)的自動(dòng)校核功能可以保證檢查的全面性，防止出現(xiàn)遺漏的問(wèn)題。航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件數(shù)字化測(cè)量技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)1檢測(cè)路徑創(chuàng)建為保證航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件數(shù)字化測(cè)量技術(shù)應(yīng)用效果，要充分把控檢測(cè)路徑創(chuàng)建工作。本文主要從測(cè)量特征創(chuàng)建、單特征測(cè)點(diǎn)規(guī)劃、單特征檢測(cè)路徑規(guī)劃、多特征間檢測(cè)路徑規(guī)劃、檢測(cè)路徑發(fā)布角度研究檢測(cè)路徑創(chuàng)建要點(diǎn)，如下圖所示。圖1檢測(cè)路徑創(chuàng)建流程

(1)測(cè)量特征創(chuàng)建

在航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件數(shù)字化測(cè)量中，要掌握零部件幾何特征，提高測(cè)量水平。為實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)，先要利用PMI識(shí)別航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件信息，關(guān)聯(lián)幾何特征，并創(chuàng)建測(cè)量特征。點(diǎn)、線、面、圓、球和圓柱等都屬于幾何元素。在創(chuàng)建測(cè)量特征時(shí)，可以圍繞著這些元素，進(jìn)行創(chuàng)建工作，便于把握測(cè)量對(duì)象特征，確保檢測(cè)質(zhì)量。

(2)單特征測(cè)點(diǎn)規(guī)劃

單特征測(cè)點(diǎn)是被測(cè)對(duì)象的特征的表現(xiàn)形式。針對(duì)單特征，要根據(jù)被測(cè)特征特點(diǎn)與尺寸公差要求，做好測(cè)點(diǎn)數(shù)以及測(cè)點(diǎn)分布的規(guī)劃工作，保證測(cè)量水平。在規(guī)劃時(shí)，要把握掃描路徑上的起始點(diǎn)、矢量點(diǎn)和終點(diǎn)，從而完成對(duì)被測(cè)量對(duì)象的掃描工作，科學(xué)了解被測(cè)對(duì)象的特征。同時(shí)，要結(jié)合實(shí)際情況，優(yōu)化測(cè)量規(guī)劃方案，防止在測(cè)量的過(guò)程中出現(xiàn)誤差，影響測(cè)量結(jié)果的精準(zhǔn)度。

(3)單特征檢測(cè)路徑規(guī)劃

在完成上述規(guī)劃工作后，就可以設(shè)置檢測(cè)軌跡樣式，生成檢測(cè)路徑。關(guān)聯(lián)元素形位公差是單特征檢測(cè)路徑規(guī)劃的難點(diǎn)，在進(jìn)行路徑規(guī)劃時(shí)，需要克服該難題。首先，對(duì)兩個(gè)關(guān)聯(lián)元素單獨(dú)創(chuàng)建測(cè)點(diǎn)規(guī)劃，保障路徑規(guī)劃的清晰性；其次，做好關(guān)聯(lián)元素間檢測(cè)路徑規(guī)劃工作，提高路徑規(guī)劃水平。在整個(gè)單特征檢測(cè)路徑規(guī)劃的過(guò)程中，要按照順序，以此進(jìn)行路徑關(guān)聯(lián)以及路徑規(guī)劃工作。

(4)多特征間檢測(cè)路徑規(guī)劃

多特征間檢測(cè)路徑規(guī)劃相較單特征檢測(cè)路徑規(guī)劃來(lái)講難度大。究其原因，在對(duì)進(jìn)行多特征間檢測(cè)路徑規(guī)劃時(shí)，需要考慮待測(cè)零件的多個(gè)特征點(diǎn)。為提高多特征間檢測(cè)路徑規(guī)劃水平，強(qiáng)化檢測(cè)效果，需要從以下角度把握路徑規(guī)劃工作。一是保證測(cè)量的安全性。在對(duì)多特征間零部件進(jìn)行測(cè)量時(shí)，測(cè)頭、零件、夾具之間可能會(huì)互相干擾，以致影響測(cè)量安全。為保證測(cè)量的安全性，可以在各特征間設(shè)置安全點(diǎn)，防止測(cè)頭、零件、夾具之間發(fā)生干擾。二是遵守距離最短原則。在進(jìn)行多特征間檢測(cè)路徑規(guī)劃時(shí)，還要遵守距離最短原則，即保證多特征間檢測(cè)路徑的和是最小的，從而提升測(cè)量效率。通過(guò)做好上述工作，就可為零部件測(cè)量工作的有效開(kāi)展提供指導(dǎo)。

(5)

檢測(cè)路徑發(fā)布

仿真是指通過(guò)對(duì)測(cè)量路徑進(jìn)行仿真檢查的方式，評(píng)估檢測(cè)路徑效果。通過(guò)開(kāi)展仿真活動(dòng)，就容易發(fā)現(xiàn)路徑規(guī)劃問(wèn)題。如果存在問(wèn)題，就需要針對(duì)性地解決問(wèn)題，科學(xué)優(yōu)化檢測(cè)路徑。在檢測(cè)路徑符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)后，就可以發(fā)布檢測(cè)路徑。2代碼編譯和后處理在創(chuàng)建完檢測(cè)路徑后，需要把路徑代碼編譯成通用的測(cè)量機(jī)編程語(yǔ)言，以增強(qiáng)測(cè)量的適用性，以防測(cè)量機(jī)編程語(yǔ)言與測(cè)量機(jī)出現(xiàn)不匹配的問(wèn)題。3三維測(cè)量報(bào)告發(fā)布為增強(qiáng)測(cè)量結(jié)果的可讀性，需要發(fā)布三維測(cè)量報(bào)告。其中，需要在形成三維測(cè)量報(bào)告時(shí)標(biāo)注上測(cè)量數(shù)據(jù)信息，從而為人們解讀測(cè)量信息提供依據(jù)。航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件數(shù)字化測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用1研究對(duì)象將航空葉輪作為研究對(duì)象研究數(shù)字化測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用情況。(1)

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為提高數(shù)字化測(cè)量技術(shù)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)噴管部件中的應(yīng)用水平，應(yīng)當(dāng)深入研究航空葉輪結(jié)構(gòu)。航空葉輪由葉輪蓋板和葉輪基座兩部分經(jīng)真空擴(kuò)散焊連接而成，整體呈類椎體結(jié)構(gòu)，共有8條焊縫，8條焊縫對(duì)葉輪進(jìn)行擴(kuò)散式等分，每條焊縫寬度不同（1~2.5mm）。(2)技術(shù)條件在測(cè)量航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉輪時(shí)，要分析葉輪結(jié)構(gòu)，把握測(cè)量要點(diǎn)，提升測(cè)量水平，使其符合裝配標(biāo)準(zhǔn)要求。當(dāng)前，自動(dòng)化測(cè)量技術(shù)的發(fā)展水平不斷提高，在針對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉輪進(jìn)行測(cè)量時(shí)，有必要將自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用在測(cè)量工作中。其中，可以使用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)和藍(lán)光掃描儀落實(shí)此項(xiàng)工作。2測(cè)量方案確定為有條不紊地開(kāi)展航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉輪測(cè)量工作，需要結(jié)合測(cè)量規(guī)范要求，制定測(cè)量方案。針對(duì)葉輪，需要使用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)和藍(lán)光掃描儀進(jìn)行測(cè)量工作。3測(cè)量要點(diǎn)(1)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)檢測(cè)要點(diǎn)測(cè)量方法：建立三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的測(cè)頭，運(yùn)用快速3-2-1法建立坐標(biāo)系，為測(cè)量工作有效開(kāi)展奠定基礎(chǔ)。極坐標(biāo)測(cè)量法是基于定心圓半徑的測(cè)量，通過(guò)采取極坐標(biāo)測(cè)量法，就可以提高對(duì)測(cè)量對(duì)象尺寸的判斷能力，降低測(cè)量程序編寫(xiě)難度。葉輪曲面是三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的主要檢測(cè)對(duì)象，為提高對(duì)葉輪曲面的測(cè)量水平，需要選用極坐標(biāo)系（柱坐標(biāo)系）進(jìn)行測(cè)量工作。利用極坐標(biāo)測(cè)量風(fēng)扇葉輪曲面步驟：在利用極坐標(biāo)測(cè)量風(fēng)扇葉輪曲面時(shí)，要遵守測(cè)量步驟，保證測(cè)量水平。一是研究葉輪，結(jié)合葉輪形狀以及尺寸，采用先進(jìn)的技術(shù)，對(duì)其進(jìn)行建模處理。二是選擇導(dǎo)入CAF文件，將葉輪三維模型導(dǎo)入系統(tǒng)。建立極坐標(biāo)系及測(cè)頭，繪制出1:1比例的二維圖形，標(biāo)記每個(gè)被測(cè)圓弧的尺寸。除此之外，要將設(shè)計(jì)的基準(zhǔn)點(diǎn)作為坐標(biāo)原點(diǎn)，便于開(kāi)展測(cè)量活動(dòng)。三是在測(cè)量葉輪時(shí)，要做好以下工作。首先，將葉輪放置在三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的大理石測(cè)量臺(tái)上，從而做好測(cè)量準(zhǔn)備工作。其次，使用紅寶石測(cè)頭測(cè)量風(fēng)扇葉輪曲面數(shù)據(jù)，結(jié)合數(shù)據(jù)做好極坐標(biāo)系建設(shè)工作。其中，在規(guī)劃頂層路徑時(shí)，要鎖死三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的Z軸，測(cè)量葉輪葉片曲面上邊界上的點(diǎn)P，求出點(diǎn)P在XmYm平面上的投影Pm，連接Om和Pm兩點(diǎn)與Xm軸之間的夾角αm。然后，依據(jù)測(cè)量出的P點(diǎn)x、y、z坐標(biāo)值，求出P'd與Xd軸之間的夾角αd。此外，還需要通過(guò)繞z軸旋轉(zhuǎn)的方式，獲得坐標(biāo)系Or-XrYrZr。而在對(duì)底層路徑進(jìn)行規(guī)劃時(shí)，則需要做好認(rèn)真測(cè)量葉片邊界點(diǎn)，獲取相關(guān)信息，同時(shí)，需要以坐標(biāo)的方式，呈現(xiàn)出葉片邊界曲線的構(gòu)造情況。另外，還需要構(gòu)造雙三次Coons邊界曲面，以此保證測(cè)量效果。四是做好程序的編寫(xiě)工作，確保測(cè)量效果。五是反復(fù)測(cè)量工作，獲得可靠的數(shù)據(jù)信息，從而保障測(cè)量的準(zhǔn)確、有效性。(2)藍(lán)光掃描要點(diǎn)藍(lán)光掃描：藍(lán)光為單色光源，光源的波長(zhǎng)為440~460nm。藍(lán)光掃描技術(shù)使用的是細(xì)條藍(lán)光，其光源的波長(zhǎng)更短。通過(guò)將籃光掃描技術(shù)應(yīng)用在測(cè)量工作中，就容易排除外界光環(huán)境對(duì)測(cè)量工作的干擾，保證測(cè)量的準(zhǔn)確性。除此之外，還可以提升測(cè)量效率。正因如此，可以加大藍(lán)光掃描技術(shù)在測(cè)量工作中的應(yīng)用力度，從而充分確保測(cè)量效果。獲取葉輪三維數(shù)據(jù)：獲取葉輪三維數(shù)據(jù)是藍(lán)光掃描測(cè)量法開(kāi)展的基礎(chǔ)，因此需要做好此項(xiàng)工作。首先，處理葉輪表面，使其能夠進(jìn)行漫反射，方便獲得葉輪數(shù)據(jù)；其次，對(duì)葉輪進(jìn)行掃描操作，獲取葉輪三維數(shù)據(jù)。葉輪三維數(shù)據(jù)與產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的擬合對(duì)齊：將葉輪三維數(shù)據(jù)與產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)導(dǎo)入Geomagicqualify軟件中，對(duì)兩者進(jìn)行擬合對(duì)齊。如果兩者對(duì)齊，就需要進(jìn)一步評(píng)估葉輪質(zhì)量。其中，需要利用3D技術(shù)詳細(xì)對(duì)比兩者的尺寸，在對(duì)比過(guò)程中可以借助顏色判斷兩者尺寸是否一致。尺寸鑒定及誤差評(píng)定：經(jīng)過(guò)測(cè)量會(huì)顯示尺寸標(biāo)注視圖，依據(jù)尺寸標(biāo)注視圖可以更好地鑒定尺寸，分清楚兩者尺寸誤差。對(duì)于工作人員來(lái)講，其依靠自身的專業(yè)素養(yǎng)，結(jié)合尺寸標(biāo)注視圖，對(duì)尺寸進(jìn)行進(jìn)一步的判斷，便于得出科學(xué)、準(zhǔn)確的結(jié)論。4測(cè)量報(bào)告發(fā)布在依據(jù)上述方案對(duì)航空葉輪進(jìn)行處理后，可以在平臺(tái)上獲得三維測(cè)量報(bào)告，以此評(píng)估整個(gè)測(cè)量工作。5方案實(shí)施效果通過(guò)制定完善的航空葉輪測(cè)量方案，就容易順利開(kāi)展工作，避免出現(xiàn)浪費(fèi)資源的問(wèn)題。與此同時(shí)，使用該方案指導(dǎo)實(shí)踐工作還可以增強(qiáng)航空葉輪測(cè)量的準(zhǔn)確性。整體來(lái)講，航空葉輪測(cè)量方案以及相關(guān)數(shù)字化技術(shù)、測(cè)量技術(shù)對(duì)于提高航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造水平具有積極意義，有助于助力航空事業(yè)的發(fā)展。因此，有必要主動(dòng)落實(shí)以上工作。結(jié)語(yǔ)航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件數(shù)字化測(cè)量技術(shù)是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物。伴隨著數(shù)字化測(cè)量技術(shù)發(fā)展水平的提升，其在航空發(fā)動(dòng)機(jī)檢測(cè)與制造中將會(huì)發(fā)揮愈加重要的作用。所以，要深入研究航空