涡轮叶片自动化三维测量

在航空工业中，燃气涡轮发动机是应用最为广泛的航空发动机，因而相关制造企业对于发动机及组件的质量检测要求极为严苛。

发动机涡轮叶片气动性能的优劣直接决定着发动机能量转换的效率。因此涡轮叶片的缺陷检测对保证飞机安全、防止重大事故有着重要作用。

项目背景

涡轮叶片是多个叶片成联精密铸造而成，叶片结构复杂，前后缘全部是空间曲面形成，测量空间窄小，侧面为双斜面结构，因此对检测方法的适用性提出更高的要求。该生产企业主要采用样板测量法进行叶片检测，其工装量具设计难度高，测量精度及稳定性较差，且检测效率极低。

样板测量

此前，该制造商主要依赖基于模板（量规）的测量方法。这种方法需要高昂的模具设计成本，精度和稳定性较差，且检测效率极低。

该制造商的产品线包括两大类——涡扇发动机和涡桨发动机——共包含36种基于叶片级数的子类型。如此繁多的种类要求检验员必须具备每种特定类型的丰富经验。这一过程繁琐且耗费人力，因此迫切需要一种精确、稳定、高效的自动化方法来取代手动模板。

测量过程

根据种类不同待检叶片高度在30至210mm之间，检测精度要求优于0.02mm。检测设备采用AutoScan™ 500自动化三维检测系统，搭载PowerScan® 5M蓝光面扫描三维测量设备。

涡轮叶片样品

涡轮叶片自动化检测

通过对叶片三维测量数据的采集，对不同截面的弦长、叶厚、R角等参数进行自动分析并判定是否合格。AutoScan™ 500能够实现完整可靠的生产质量把控，准确指出零件问题，指导零件的修复方案，从而提高生产效率。

涡轮叶片测量结果

涡轮叶片前后缘测量结果

叶片在生产过程中前后缘是最易产生变形的部分。通过对叶片批量生产过程的监控，对前后缘数据的采集及分析变化趋势，以帮助优化工艺达到控制加工误差的目的，保障叶片的薄壁质量及效率。

  案例总结

• 精度：整体测量精度≤0.02毫米。
• 效率：每片叶片的检测时间为 40 秒，每 2 分钟可检测 3 个零件。
• 产能：每个站点每月可完成 7,000 项检查任务。
• 易用性：一键自动检测无需专业经验，最大限度地减少了人为错误。