新工具引領(lǐng)航空業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型

劉哲

GOM高慕光學(xué)測(cè)量技術(shù)（上海）有限公司 上海 200120

數(shù)字化對(duì)于航空業(yè)意味著安全、效率和降低成本。對(duì)于飛機(jī)制造商和系統(tǒng)供應(yīng)商來(lái)說(shuō)，數(shù)字化轉(zhuǎn)型是大勢(shì)所趨。GOM公司在航空測(cè)量領(lǐng)域有著前沿的技術(shù)和豐富的經(jīng)驗(yàn)。

1 光學(xué)檢測(cè)技術(shù)助力航空業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型

“數(shù)字孿生”是數(shù)字化階段必須完成的目標(biāo)，GOM的光學(xué)三維掃描儀可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的幾何數(shù)字化孿生。通過(guò)掃描，快速創(chuàng)建被測(cè)零件的準(zhǔn)確三維模型，建立“孿生數(shù)模”，用于仿真模擬、零件尺寸檢測(cè)、零件缺陷檢測(cè)和趨勢(shì)分析等，以幫助改進(jìn)設(shè)計(jì)以及生產(chǎn)工藝。

2 GOM為航空領(lǐng)域產(chǎn)品提供測(cè)量解決方案

隨著航空航天技術(shù)的不斷發(fā)展，涉及的零部件的種類(lèi)和結(jié)構(gòu)越來(lái)越多且復(fù)雜，對(duì)加工工藝的要求也越來(lái)越高，對(duì)檢測(cè)精度、檢測(cè)速度及易用性全方位的提升已經(jīng)成為這個(gè)行業(yè)新的追求。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)中葉片的加工質(zhì)量直接決定發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，但其形狀復(fù)雜，尺寸變化大，對(duì)檢測(cè)的要求很高。GOM近年推出了專(zhuān)門(mén)針對(duì)航空業(yè)的ATOS 5 for Airfoil（見(jiàn)圖1），擁有更強(qiáng)大的藍(lán)光光源，可在短時(shí)間內(nèi)對(duì)物件表面進(jìn)行全域掃描，提供最小細(xì)節(jié)的高精度3D掃描數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片型面和進(jìn)、排氣邊的快速精密測(cè)量，彩虹圖直觀顯示三維掃描結(jié)果，如圖2所示。另外，光學(xué)測(cè)量在針對(duì)葉片邊緣、涂層厚度及氣膜孔的測(cè)量方面也非常有優(yōu)勢(shì)，搭配GOM自主研發(fā)的一體化檢測(cè)軟件GOM Blade Inspect Pro，可以在幾分鐘之內(nèi)提供表面比較、截面形狀和位置檢查以及精確的葉片尺寸測(cè)量結(jié)果，如圖3所示。值得一提的是，其掃描數(shù)據(jù)也可直接用于自適應(yīng)加工。

圖1 ATOS 5 for Airfoil（用于葉盤(pán)檢測(cè)）

圖2 彩虹圖直觀顯示三維掃描結(jié)果

圖3 GOM Blade Inspect Pro用于葉片輪廓分析

GOM針對(duì)航空領(lǐng)域的檢測(cè)包括手動(dòng)和自動(dòng)化方案。對(duì)于自動(dòng)化方案，GOM自主研發(fā)了搭載于ScanBox自動(dòng)化測(cè)量室的ScanBox BPS批量處理系統(tǒng)（見(jiàn)圖4），可以實(shí)現(xiàn)零部件的自動(dòng)上下料，無(wú)需操作人員干預(yù)。目前，越來(lái)越多的企業(yè)配備了GOM的自動(dòng)化測(cè)量室，搭配GOM虛擬測(cè)量室（VMR）軟件，設(shè)備可以幫助用戶(hù)自動(dòng)規(guī)劃、優(yōu)化測(cè)量路徑和刷新報(bào)告等，最大化減少編程時(shí)間，排除人員干預(yù)和環(huán)境干預(yù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化測(cè)量設(shè)備的一鍵式操作。

圖4 ScanBox自動(dòng)化測(cè)量室搭載BPS批量處理系統(tǒng)

目前，GOM的研究側(cè)重在兩個(gè)方向：一是要推出更加靈活的自動(dòng)化方案來(lái)兼容不同結(jié)構(gòu)和尺寸的零件；二是要使用更新的技術(shù)來(lái)兼容尺寸極小、表面極光滑的工件。雖然GOM近年推出的ATOS 5 for Airfoil可以在無(wú)需噴粉的條件下掃描所有的渦輪機(jī)鑄造葉片，以及大部分鍛造、機(jī)械加工壓氣機(jī)葉片，但是航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)生產(chǎn)企業(yè)針對(duì)提效減碳的目標(biāo)，在設(shè)計(jì)上也不斷地挑戰(zhàn)極限，很多壓氣機(jī)葉片表面很光亮，同時(shí)在排氣邊上只有0.1mm以下的半徑，這給光學(xué)測(cè)量帶來(lái)了很大的挑戰(zhàn)，也是GOM研發(fā)團(tuán)隊(duì)全力以赴的方向。