面臨的挑戰：

來自?？怂箍档慕鉀Q方案：

飛機發動機典型零部件包括葉片、葉盤、機匣、管件等。

其中，葉片葉身是自由曲面，型面輪廓以及相關參數的加工和評價較為復雜，一直是航空發動機制造和檢測的難點；而由葉片組合而成的葉盤簡化了航空發動機的結構，省卻了傳統鏈接方式采用的榫頭、榫槽和鎖緊裝置，降低了發動機的重量，提高了推重比，但同時，半封閉空間結構的葉盤加工難度大，葉片薄、扭曲大，具有復雜氣流內腔，且端面鏈接采用特殊齒輪，對質量控制提出了新的要求。

I.檢測難點

? 工件種類多，結構復雜：葉盤廣泛應用于航空航天、汽車、壓縮機和船舶等多種行業，種類繁多，結構千差萬別。

? 全尺寸檢測需求：葉盤通常要求全尺寸檢測，葉片截面較多，檢測項目較多，測量時間長。包含有葉片輪廓度和厚度、葉尖和內流道輪廓度、前緣輪廓度等。

? 復合式檢測需求：通常要求復合式評價，包括葉片幾何參數例如最大厚度、邊緣半徑等，也包含波紋度、粗糙度等。

? 高精度檢測需求：葉盤屬于精密復雜零部件，對檢測精度和效率要求很高。

? 掃描性能要求高：95%以上的測量項目需要掃描，對掃描精度和性能提出了嚴格的要求。

? 沒有通用的檢測標準：目前國內、國際缺乏一個關于葉盤檢測的通用標準，不同生產廠家需要定制不同的檢測標準。從坐標系建立方法、檢測項目、評價方法到報告樣式等方面的定制化需求。

?特殊型面檢測困難

葉盤葉片屬于自由曲面( 包括窄流道)，葉片扭曲嚴重，變形大，測針配置復雜，檢測困難；葉盤葉片邊緣前尾緣半徑較小，易導致空掃描，檢測過程易出現錯誤甚至停機。

? 內腔無法檢測：焊接后的葉盤內腔，接觸式測針無法進行有效測量；

? 檢測成本高：需要使用先進檢測設備滿足葉盤的高檢測需求，擁有成本高；

檢測過程復雜，需要大量的編程時間和專業操作人員，人工成本高 。

? 測量報告格式單一：無法滿足企業定制化的需求，后期處理優化困難。

? 數據信息管理缺失：檢測數據及檢測人員信息無法有效存儲及后續處理，不能準確追溯。

? “信息孤島”：設計、制造及檢測數據無法進行統一的有效分析，實現生產制造過程的閉環及質量監控，進而實現企業的綜合質量管理系統。

II.葉盤智能制造解決方案

本項目是?？怂箍堤峁┑娜~盤解決方案，針對葉片復雜三維曲面特點，以專業的測量設備和權威的測量軟件為平臺，加上配置轉臺的超高精度葉盤檢測專機，定制化開發的裝夾、檢測、結果判定、定制報告等一體化的解決方案，實現多種葉盤的全尺寸測量及檢測過程的智能化，領先于競爭對手。

A.方案用途

【適用行業】航空航天行業

【適用零部件】各種類型葉盤，包括風扇輪、壓縮機輪等

【檢測項目】葉片分度，葉片輪廓度、厚度和步距誤差，內腔，前緣輪廓度等

【系統功能】自動定位裝夾、自動建立坐標系、自動生成測量路徑、一鍵式檢測、自動識別合格件、定制化報告輸出

方案效益

1） 高柔性：兼容各種葉盤工件的智能檢測，只需輸入不同參數，即可自動生成對應測量程序；

2） 從“不能”到“能”：傳統方式檢測方式無專業測量程序，本方案可同時實現不同葉盤的一鍵式測量，無需重新編程，編程效率提升10倍以上；

3） 提升測量效率：本方案采用四軸聯動掃描，相較于普通的測量方式，測量效率提高70%以上；

4） 獨有內腔測量：焊接后的葉盤內腔，接觸式測針無法進行有效測量，Hexagon先進測頭可以有效的抵達測量部位，實現對內腔的測量。是目前航空發動機雙層葉盤類工件，內腔大尺寸高精度測量獨有的有效解決方案，整體葉盤檢測效率提升95%；

5） 減少人工及設備成本

人工成本：葉盤的曲面類編程十分復雜，采用本方案后，編程時間從至少兩天縮短至1小時左右，大幅降低編程人工和時間成本；

時間成本：普通測量方式，無變速掃描，無法兼顧效率和精度，本方案采用四軸聯動，最大化的節約了測量時間，降低了時間成本；

6） 定制化報告：提供定制化報告，滿足各種個性化需求。

B.專業的葉盤檢測方案

a)全尺寸檢測與評價

? 適合各種類型葉盤測量，包括風扇、壓氣機等；實現葉盤全尺寸的自動檢測與評價。                                                   

b)超高速四軸聯動掃描

? 葉盤葉片檢測的難點在于扭曲的復雜型面，Hexagon超高速四軸掃描完美地解決了這個問題；測量軟件根據葉片扭曲間隙自動計算出每個測量點的轉臺角度和測針進出葉片安全點的位置，節約了大量的編程時間

c)獨有的非接觸內腔檢測

焊接后的葉盤內腔，接觸式測針無法進行有效測量，Hexagon非接觸光學測頭的延長光線可以有效抵達測量部位，實現對內腔的測量。目前，此方案是航空發動機雙層葉盤類工件負責內腔大尺寸地精測量的唯一解決方案。

? 非接觸測量：使得零件免受任何機械損傷，可避免測針磨損，同時零件不需要任何噴涂標記。對有涂層的葉片，非接觸測量能保持葉片涂層不受損傷；減少機械探測的局限性，實現高效的數據采集，提供了更快的掃描速度。如檢測葉盤的葉尖，直接掃描全部葉片的葉尖，轉臺勻速旋轉即可；空間分辨率高，完成最小細節乃至微觀尺寸的測量，如倒角和劃痕等。

此方案將成為航空復雜零部件高效率精密測量的最佳方案，它刷新了精密測量的歷史記錄，整體葉盤檢測效率提升95%。

d)一鍵式操作界面

? 參數化檢測界面，只需輸入不同工件參數，即可一鍵式完成自動化測量，操作簡單；全部編程封裝化，適用不同尺寸工件，大幅減少編程調試的時間和人工成本；操作簡單，所有測量點安全路徑，轉臺角度，報告自動生成，即使是車間工人也可以在極短時間內輕松檢測。

C. 權威的葉片分析

基于截面數據計算方法，實現對未完成和已完成的葉片的測量分析。

根據用戶需求，軟件包可提供多種評價方式：定制化評價和分析，用戶只需提供理論數據、評價參數以及相應算法和公差要求即可完成對葉片特定要求的測量和分析評價：定制化圖形報告，根據客戶要求自動生成數據和圖形報告，并協助進行數據分析。

D. 定制化檢測報告

圖形化定制報告報告：支持多種報告輸出格式：PDF，JPEG和HTML格式，也可以直接打印：可直接輸出元素到Quindos：可按照制定條件輸出（如超差）

E.葉片智能化選配與排布

葉片選配求最優解的這個行業內公認的難題。發動機在選配結束后進行裝配的過程中，為保證壓氣機轉子平衡，需要依據該組轉子葉片固有頻率的重量矩進行排布，以為提高容錯率，提高效率。

Hexagon智慧質量管理系統將葉片選配工藝和排布系統進行了集成，應用最優解算法，最大化分解出最優組合，降低庫存率及人工選配出錯率，大幅節省人工成本，原來人工選配需要3個人做3天的工作，采用本方案僅需要5分鐘。降低行業差別性和特殊性，即使不了解行業的新人，經過簡單培訓也可操作。

F.方案組成

a) 檢測專機

專為解決最復雜的計量問題而設計，具有有效掃描功能的活動橋式測量機。獨特的TRICISIONTM式（精密三角梁）橫梁設計，提供了良好的剛性質量比。輕合金橋架，與傳統設計相比較剛性提高了25％，X向導軌重心降低50％，從而保證了平穩、精確的運動。移動橋上軸承跨距更寬，降低了由于橋架自轉而引起的誤差，從而保證了整機空間精度更高，降低了重復性誤差，提高了加速和減速性能，使得測量效率更高。經過精密加工的整體燕尾型導軌，提高了機器的精度和重復性。非接觸式光柵尺避免了摩擦，裝配時一端固定，另一端可隨溫度變化而調整，光柵熱膨脹系數獲得PTB認證。適用于測量箱體類工件，包括各種形狀以及對葉片、齒輪和螺旋轉子等復雜幾何元素的測量，同時還包括了自由曲面。

探測系統

? 固定式模擬掃描測量系統：專為高速、高精度測量機設計而成。此測頭系統的每個軸均由高精度的LVDT（線性可變微分傳感器）組成，從而允許攜帶長達800 mm以及重達650 g的探針和加長桿。其探測模式包括單點觸發測量、自定中心和高速掃描，可完成各種復雜的測量任務，包括復雜輪廓和外形的掃描。能夠兼容各種附件，包括各種探針、加長桿、連接座和關節，從而可完成任何測量任務。能夠直接通過具備高度重復性的探針吸盤更換測針，而不需重新校正，仍保持測量精度。

?光學非接觸測量系統：基于調頻干涉光測距原理實現非接觸測量。光學探針具有與接觸式掃描測頭相當的精度和可靠性，更高的掃描速度，更大的測量范圍和非接觸式測量的普遍光學優勢。當測量速度很重要且零件難以通過接觸式測頭進入或者觸發測量可能變形時，它是高精度接觸式測量的替代方案。

超高速四軸聯動轉臺

回轉體類零件的檢測難點在于扭曲的復雜型面，Hexagon高精度轉臺完美地解決了這個問題，實現高速聯動掃描；測量軟件根據葉片扭曲間隙自動計算出每個測量點的轉臺角度和測針進出葉片安全點的位置，節約了大量的編程時間。

b)專業測量軟件

?？怂箍导瘓F擁有功能強大的計量軟件。基于特征進行檢測，程序編輯直觀，人機良好互動，適合各種操作水平的測量人員使用。支持最新的Windows 10操作系統，具有CAD功能，I++接口，嵌入式界面和可訂制的用戶界面，便捷的操作，給操作者帶來簡單明了的操作體驗。其基本測量特征包括點、線、圓弧、橢圓、拋物線、平面、球、圓柱、圓錐、雙曲面、橢球、拋物面等。可以對測量元素進行相交投影等多種處理。根據ISO幾何產品規范進行形位公差的評價，提供圖文并茂的檢測報告。

c) 葉盤應用檢測模塊

?？怂箍祵I的葉盤模塊，實現葉盤葉片的智能化檢測，并可根據客戶需求進行開發定制，成本低且十分靈活。基于海克斯康強大的計量檢測軟件，整合葉型三維矢量算法、多種葉型分析擬合算法和專業喉道面積算法等，有效解決葉盤葉片前緣邊緣的檢測難題，滿足葉盤測量高精度、全掃描和復合式測量的檢測需求。

特殊開發的人性化的軟件操作界面，無需CAD數模，避免了編程的繁瑣和麻煩，將復雜的測量程序進行封裝，只需鍵入工件參數，支持單點測量和掃描兩種方式，無需人工編程，一條指令即可完成坐標系、測量、評價和報告輸出整個過程,并可根據企業標注選擇需要評價的特征，有效節省人工、提高產能，是葉盤檢測、數據管理分析的一體化解決方案，解決了國內葉盤的測量難題。

d) 葉片分析模塊

Hexagon葉片分析模塊，應用基于截面數據的計算方法，實現對未完成和已完成的葉片的測量分析。通過獲取的2D或3D葉片截面數據，與理論數據進行三維比較和分析，進而得到葉片各參數數據與理論值進行對比分析。

根據用戶需求，軟件包可提供多種評價方式。用戶只需提供理論數據、評價參數以及相應算法和公差要求即可完成對葉片特定要求的測量和分析評價。分析評價過程完成后，軟件包會自動根據客戶要求生成數據和圖形報告，客戶可據此判定所檢葉片是否合格，并迅速找到不合格品在制造中存在的問題點，從而解決問題。

e)葉片選配和排布模塊

發動機在前期研制過程中，常常出現振動大的情況，使其零件產生疲勞損壞，降低發動機的使用壽命。而保證轉子葉片具有合格的固有頻率是保證壓氣機轉子平衡的先決條件，為保證壓氣機轉子平衡，需要依據該組轉子葉片固有頻率的重量矩進行排布。

Hexagon的智能化葉片選配及排序模塊將葉片選配工藝和排布系統進行了集成，應用最優解算法，最大化分解出最優組合，降低庫存率及人工選配出錯率，大幅節省人工成本，原來人工選配需要3個人做3天的工作，采用本方案僅需要5分鐘。降低行業差別性和特殊性，即使不了解行業的新人，經過簡單培訓也可操作。

f) 裝夾系統

高質量自定心三爪卡盤，適用于多種尺寸工件的裝夾。工件支撐高度可通過增加或減少轉接立柱進行調整，適應不同工件的測量要求；夾具與底板之間可通過球鎖快速定位鎖緊，可實現多種工件夾具的快速更換。

G.先進技術

a) 葉型三維矢量補償算法

對于大扭曲葉片的三維掃描，采用三維空間補償、光順算法，真實補償出前后緣形狀。

b) 專業、全面的葉型計算分析，包括多種擬合算法：

最小二乘法、有約束條件的最小二乘法進行計算的最佳擬合、矢量擬合、全葉型擬合、Min Max 最大最小法、利用葉型中線上的2點定義的區間內的點進行最佳擬合計算

c) 專業的喉道面積算法

發動機葉片的喉道面積是發動機裝配,調試的重要參數,喉道面積的測量是葉片裝配的關鍵， Hexagon專業的喉道面積算法能精確計算出盤的‘最小通道’。喉道面積的流量與發動機的推力有關，是影響發動機性能的重要因素,葉片喉道面積測具保證葉片通道排氣量均勻。

d)多測頭技術

同時支持高速掃描和觸發式探測測量，配合自動更換設備可輕松切換不同的測頭，從而最大程度實現靈活性和測量功能。

e) VHSS可變快速掃描技術

在進行復雜幾何特征的掃描時（比如螺旋壓縮機）傳統的掃描方法需要手動調整掃描速度以避免丟失接觸點，采用VHSS技術后，測量機可以在已知幾何特征情況下實時調整掃描速度，平直的部位掃描速度快，曲面與彎曲部位掃描速度降低，實現了檢測效率與精度的優化。

f) 智能鎖定掃描技術

對于小圓弧或者棱邊曲線，曲率變化較大，常規測量容易產生較大誤差甚至停機，為此，海克斯康推出了“智能鎖定掃描技術”來解決這個問題。

利用“智能鎖定掃描技術”，在掃描過程中自動修正掃描路徑并重新掃描，做到測量過程中“永不停機”，并能做到無人值守的測量操作

g) 先進模擬仿真技術

本技術可以使用一臺設備進行編程活動的集中檢測，幾乎能實現100% 的脫機編程檢測。實現一臺中央設備管理所有生產現場的設備的功能。通過場景對現場的設備（包括檢測設備、探測系統、更換架、校驗工具、轉臺、溫度傳感器、夾具、上下料系統、辦公設備、測量實驗室、工廠等）進行完整的模擬仿真?？蓪z測程序在不同場景中進行編寫和驗證，然后分別布置到不同的制造現場進行實施。

h) 多處理器并行的評估和分析

大多數的測量軟件順序執行指令，在大量的數據處理時可能會浪費大量的時間。多處理器并行處理——主CPU 負責測量，并行 CPU 負責數據處理。

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