三坐標(biāo)影像儀高效檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片

葉片在航空和陸用動(dòng)力裝置上都起著十分重要的作用，其質(zhì)量的好壞，會(huì)直接影響著葉片的氣動(dòng)性能。同時(shí)，葉片也是機(jī)械制造業(yè)中最為復(fù)雜的零件之一，由于葉片的特殊造型，空間角度和尺寸參數(shù)多，技術(shù)要求也非常嚴(yán)格。因而葉片的檢測(cè)非常重要。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)上的葉片種類繁多，數(shù)量巨大。按照發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)，葉片分為壓氣機(jī)葉片和渦輪葉片；按照工作條件分為高壓葉片和低壓葉片；按照工作狀態(tài)又分為轉(zhuǎn)子葉片（又稱工作葉片）和靜子葉片（又稱整流和導(dǎo)向葉片）。在葉片不同的加工階段，需要檢測(cè)的內(nèi)容復(fù)雜多樣，例如葉型，截面厚度，葉身彎曲，截面扭轉(zhuǎn)，弦長和吼道尺寸等等。

ZEISS INSPECT Airfoil（以下簡稱ZIA）軟件覆蓋了葉片檢測(cè)的所有參數(shù)，且操作簡單，報(bào)告美觀。且該軟件通過每年不斷地迭代更新，不斷地滿足最先進(jìn)的檢測(cè)要求，提高檢測(cè)分析速度。

本文將針對(duì)ZIA 2023版本中的一些更新升級(jí)內(nèi)容進(jìn)行講解。主要內(nèi)容包含以下五個(gè)方面：

葉型截面上的大量實(shí)測(cè)點(diǎn)會(huì)影響中弧線的計(jì)算速度，并且后續(xù)許多的特性都與中弧線是相關(guān)的。

在ZIA 2023版本中，提升了中弧線的計(jì)算速度，尤其是對(duì)于實(shí)際測(cè)量點(diǎn)密度較大的葉型截面，計(jì)算中弧線所需時(shí)間只需不到1秒鐘即可完成。

新功能2：改善中弧線算法的穩(wěn)定性
葉型前后緣的實(shí)際點(diǎn)分布會(huì)影響中弧線的計(jì)算結(jié)果，尤其當(dāng)葉型前后緣因?qū)嶋H葉型長度偏差導(dǎo)致半徑補(bǔ)償問題或其他問題，出現(xiàn)了打結(jié)或其他錯(cuò)誤情況時(shí)，中弧線會(huì)無法進(jìn)行計(jì)算。

在ZIA 2023版本中，改善了中弧線的計(jì)算方式，尤其是對(duì)于異常的截面型線情況，也能穩(wěn)定且準(zhǔn)確的計(jì)算出中弧線。

新功能3：增加葉型弧度和厚度分布檢測(cè)功能
根據(jù)NACA標(biāo)準(zhǔn)，會(huì)有一系列的關(guān)鍵幾何特征，是關(guān)于整體的葉型弧度或厚度分布占比等。這些特征對(duì)于葉型的設(shè)計(jì)和逆向工程都有著至關(guān)重要的作用。

在ZIA 2023版本中，新增葉型弧度和厚度分布檢測(cè)功能，并且可以根據(jù)參考型線長度百分比，生成距離分布曲線圖。

新功能4：增加針對(duì)CMM Data的最佳擬合方式

如圖黑色箭頭代表了“截面名義法線方向”。假設(shè)要測(cè)量曲線，藍(lán)色的球?yàn)樘结?。（注意測(cè)量方向是在與工件表面法向相反的方向進(jìn)行探測(cè)），黃色箭頭為“表面名義法線方向”。因此可以看出：“截面名義法線方向”和“表面名義法線方向”是不一致的。

在ZIA 2023版本中，針對(duì)三坐標(biāo)數(shù)據(jù)提供了更加準(zhǔn)確的形狀誤差計(jì)算方式，這就包括了：最佳擬合方式的計(jì)算為“名義到實(shí)際”，并且形狀偏差的計(jì)算方式為沿著“表面名義法線方向”。

這樣一來，計(jì)算形狀偏差時(shí)，結(jié)果會(huì)更加的準(zhǔn)確，同時(shí)也更容易和市面上其他葉片測(cè)量軟件進(jìn)行對(duì)標(biāo)。

新功能5：對(duì)于高斯最佳擬合方式，增加了“考慮點(diǎn)分布”選項(xiàng)
在以前的版本中，葉型形狀和位置的最佳擬合方式是獨(dú)立于測(cè)量點(diǎn)密度，僅僅針對(duì)葉型整體進(jìn)行擬合計(jì)算。這就意味著即使在葉型截面當(dāng)中某一個(gè)區(qū)域的點(diǎn)密度比較高，也不會(huì)得到更高的計(jì)算權(quán)重。

但針對(duì)三坐標(biāo)數(shù)據(jù)來說，實(shí)際會(huì)存在另一種情況是針對(duì)點(diǎn)密度分布權(quán)重的擬合（因?yàn)榇蟛糠智闆r來說，考慮到葉型前后緣的重要性和測(cè)量難度，在使用CMM測(cè)量時(shí)會(huì)分配更多的點(diǎn)數(shù)保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性）。

在ZIA 2023版本中，對(duì)于高斯最佳擬合方式增加了“考慮點(diǎn)分布”選項(xiàng)框。針對(duì)點(diǎn)密度分布權(quán)重?cái)M合計(jì)算，點(diǎn)密度越大的區(qū)域?qū)Y(jié)果的影響越大，也就是在擬合時(shí)，首先保證點(diǎn)密度高的區(qū)域偏差最小。