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    GOM 3D掃描儀測量和檢查航空渦輪葉片

    發佈時間:2021-07-05 14:31:55    點擊次數:次   

       GOM 3D掃描儀(已被千亿平台收購)測量和檢查航空渦輪葉片

       由於時間、精度和細節在航空航天工業中至關重要,因此航空航天工程師經常部署有助於加速或增強質量檢查等過程的技術。例如,航空航天工程師必須有效測量和檢查具有嚴格公差的大型發動機部件,以滿足質量和精度要求。渦輪葉片的幾何形狀具有至關重要的複雜細節,例如前緣和後緣,這使得使用傳統的接觸式計量系統(例如千亿平台三座標測量儀CMM)測量這些組件不但非常困難,而且效率低、費力耗時。

    GOM三維掃描儀

      爲了減少檢查時間並增加複雜的渦輪發動機組件(例如整體葉盤)的生產吞吐量,美國康涅狄格州的一家航空航天公司,通過德國GOM公司的美國分銷商和集成商Capture3D公司,利用自動化藍光3D掃描系統取代了CMM。該3D掃描儀基於條紋投影技術和藍光LED光源,提供精密、準確和高質量的輸出,原因在於其較窄的440~480nm波長,有助於有效濾除來自車間等工業環境的環境光幹擾,從而能捕獲清晰的數據。藍光還具有比其他光源更高的分辨率,從而可以實現高度精確測量。

      GOM藍光3D掃描儀使用帶有Plus攝影測量附件的ATOS5,配置了ATOS ScanBox進行自動化(見圖1),檢查時間大約爲45分鐘,相比使用CMM的18小時,檢查時間大大減少。

      使用CMM捕獲整體葉盤獨特區域的準確測量值時,例如喉嚨面積、前緣和後緣半徑、弦長、厚度以及弓首和掃掠,這需要耗時的點對點測量,並且僅產生受限於檢查區域的結果。以前,CMM使用預先定義的單個點,技術人員對其進行編程,以移動測頭接觸表面。通過3D掃描,該公司通過捕獲完整的數據場,來一致地對整個零件進行成像,提供物體表面的形貌圖並可視化有問題的區域,從而使其對機翼部件檢查特別有效(見圖2)。

      與平滑區域相比,CMM可能會遺漏的錯誤包括與設計意圖偏離的公差、工裝走向以及局部凹痕和凸起。然而,高分辨率3D測量數據和生動的色彩圖能顯露出這些錯誤。擁有全面的零件信息可以使公司的研發、質量和生產部門迅速適應不斷變化的設計要求,這就是爲什麼公司部署藍光3D掃描儀來對整體葉盤和其他組件,包括風扇葉片、壓縮機葉片、渦輪機葉片(見圖3)和噴嘴導流葉片進行質量檢查的原因。

      對於需要使用3D掃描儀的機翼特徵,該公司的整體葉盤檢查時間達到約一小時,而風扇葉片的檢查時間不到20分鐘,在不到1/5秒內完成數據採集。該公司還實現了低於5μm(0.005mm)的重複性測試,有效地加快了整體葉盤產品的上市時間。

      ATOSScanBox包括來自日本發那科的LR Mate 200ID工業機器人、鈑金安全防護罩以及集成的旋轉臺,該旋轉臺爲機器人移動提供了額外的軸。ATOS ScanBox配置有ATOS5 3D掃描儀,並帶有攝影測量軟件附件、參考系以及附帶的ATOS Professional VMR(虛擬測量室)軟件。

    GOM三維掃描儀

      Capture3D提供項目模板,其中包括虛擬測量室,該測量室包含帶有數字化參考系的零件的計算機輔助設計(CAD)模型,以及檢查計劃。檢查計劃包括影響整體葉盤性能的關鍵區域,例如前緣和後緣半徑,各種弦長以及幾何尺寸和公差(GD&T)要求。檢查計劃包含根據附加到計算機輔助設計(CAD)模型的標稱幾何構造建立的這些類型的詳細信息請求。

      使用基於模型的定義(MBD),所需的標稱幾何形狀會隨CAD模型自動導入到軟件中。然後,工程師將測量原理應用於標稱幾何形狀,以便從整體葉盤藍圖獲得基本工程規格的值。VMR軟件與CAD、MBD和產品製造信息(PMI)數據集成在一起,並將這些元素包括在計劃中。

      爲了開始測量過程,技術員將整體葉盤固定在圍繞零件的夾具(稱爲參考系)中。參考系具有參考點目標(RPT),可以提高最終精度,而不必直接將目標添加到整體葉盤上。通常,整體葉盤的尺寸爲1m或更大,如果沒有參考系,技術員將需要將許多此類粘合目標物手動放置在較大的物理部件上。參考系使這種對目標的使用儘可能有效,並帶來*佳可能的測量可重複性。

      接下來,機器人移動3D掃描儀,該掃描儀從不同的方向收集整體葉盤表面數據,因爲需要以特定的方向掃描每個葉片邊緣,以收集鋒利特徵所需的細節。作爲標準安全設置的一部分,外殼內部的所有內容都在軟件中建模,包括夾具中的部件(見圖4)。VMR軟件通過使用CAD文件,自動對機器人的運動進行編程,而不是使用更耗時的示教方法或手動記錄機器人位置,從而節省了時間。該軟件與機器人和移動的旋轉臺進行通信,以收集整個部件的數據,因此工程師不必花時間對每個位置進行編程。

      VMR的SmartTeach功能可以預先模擬機器人的運動,自動圍繞整體葉盤編程路徑,並插入任何必要的位置,以在*佳掃描位置安全地圍繞部件移動。最後,技術員激活系統,然後開始測量。由於整體葉盤的尺寸、鋒利的邊緣和複雜的形狀,準確地測量和追蹤RPT星座圖,對於將每次掃描收集的數據正確地轉換爲公共座標系至關重要。利用RPT,系統可以追蹤每次測量的質量,並監視設置的穩定性,這是一項重要的考慮因素,因爲溫度或系統移動等外部因素會影響RPT星座圖在參考繫上的恆定性。

      攝影測量軟件附件通過在掃描之前和掃描過程中提供*新的星座圖或攝影測量會話來解決變化,RPT的使用使軟件可以監視在測量過程中可能發生的潛在變化。每個3D掃描位置都包含一些RPT,將這些RPT與星座圖進行比較,以精確地知道它們所屬的位置。結果是整體葉盤高度準確的3D模型。

      掃描完成後,另一軟件功能自動使用項目模板執行分析過程。ATOS Professional軟件自動將掃描數據與CAD數據對準,並生成包含尺寸的完整檢驗報告,包括GD&T所需的尺寸。該軟件還使用其機翼計算功能來快速分析航空航天工程特定的特徵,例如邊緣點和邊緣圓的創建、厚度、外傾線和喉嚨區域(見圖5)。

      作爲檢查報告的一部分,該軟件生成彩色圖(見圖6),表示數據的偏差以及相關區域中的整體葉盤是在公差範圍內或範圍外。這家航空航天公司依靠這些全綵色圖來更快、更清晰地解釋結果,而不是試圖解釋來自CMM的電子表格和數據表,相比於以前所使用的技術,這又是一大明顯優勢。

      GOM已經被千亿平台收購與千亿平台3D掃描儀部門合併,若您諮詢GOM掃描儀歡迎您在線諮詢或電話諮詢4001500108.


    關鍵詞:千亿平台三維掃描儀,GOM三維掃描儀,GOM3D掃描儀

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