面臨的挑戰(zhàn)：

來自海克斯康的解決方案：

飛機發(fā)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(guān)參數(shù)的加工和評價較為復(fù)雜，一直是航空發(fā)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(fā)動機的結(jié)構(gòu)，省卻了傳統(tǒng)鏈接方式采用的榫頭、榫槽和鎖緊裝置，降低了發(fā)動機的重量，提高了推重比，但同時，半封閉空間結(jié)構(gòu)的葉盤加工難度大，葉片薄、扭曲大，具有復(fù)雜氣流內(nèi)腔，且端面鏈接采用特殊齒輪，對質(zhì)量控制提出了新的要求。

I.檢測難點

? 工件種類多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜：葉盤廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、壓縮機和船舶等多種行業(yè)，種類繁多，結(jié)構(gòu)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(nèi)流道輪廓度、前緣輪廓度等。

? 復(fù)合式檢測需求：通常要求復(fù)合式評價，包括葉片幾何參數(shù)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(fù)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(nèi)、國際缺乏一個關(guān)于葉盤檢測的通用標準，不同生產(chǎn)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(fù)雜，檢測困難；葉盤葉片邊緣前尾緣半徑較小，易導(dǎo)致空掃描，檢測過程易出現(xiàn)錯誤甚至停機。

? 內(nèi)腔無法檢測：焊接后的葉盤內(nèi)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(shè)備滿足葉盤的高檢測需求，擁有成本高；

檢測過程復(fù)雜，需要大量的編程時間和專業(yè)操作人員，人工成本高 。

? 測量報告格式單一：無法滿足企業(yè)定制化的需求，后期處理優(yōu)化困難。

? 數(shù)據(jù)信息管理缺失：檢測數(shù)據(jù)及檢測人員信息無法有效存儲及后續(xù)處理，不能準確追溯。

? “信息孤島”：設(shè)計、制造及檢測數(shù)據(jù)無法進行統(tǒng)一的有效分析，實現(xiàn)生產(chǎn)制造過程的閉環(huán)及質(zhì)量監(jiān)控，進而實現(xiàn)企業(yè)的綜合質(zhì)量管理系統(tǒng)。

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(fù)雜三維曲面特點，以專業(yè)的測量設(shè)備和權(quán)威的測量軟件為平臺，加上配置轉(zhuǎn)臺的超高精度葉盤檢測專機，定制化開發(fā)的裝夾、檢測、結(jié)果判定、定制報告等一體化的解決方案，實現(xiàn)多種葉盤的全尺寸測量及檢測過程的智能化，領(lǐng)先于競爭對手。

A.方案用途

【適用行業(yè)】航空航天行業(yè)

【適用零部件】各種類型葉盤，包括風(fēng)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(nèi)腔，前緣輪廓度等

【系統(tǒng)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(shù)，即可自動生成對應(yīng)測量程序；

2） 從“不能”到“能”：傳統(tǒng)方式檢測方式無專業(yè)測量程序，本方案可同時實現(xiàn)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(lián)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(nèi)腔測量：焊接后的葉盤內(nèi)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(xiàn)對內(nèi)腔的測量。是目前航空發(fā)動機雙層葉盤類工件，內(nèi)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(shè)備成本

人工成本：葉盤的曲面類編程十分復(fù)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(lián)動，最大化的節(jié)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(yè)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(fēng)扇、壓氣機等；實現(xiàn)葉盤全尺寸的自動檢測與評價。                                                   

b)超高速四軸聯(lián)動掃描

? 葉盤葉片檢測的難點在于扭曲的復(fù)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(jù)葉片扭曲間隙自動計算出每個測量點的轉(zhuǎn)臺角度和測針進出葉片安全點的位置，節(jié)約了大量的編程時間

c)獨有的非接觸內(nèi)腔檢測

焊接后的葉盤內(nèi)腔，接觸式測針無法進行有效測量，Hexagon非接觸光學(xué)測頭的延長光線可以有效抵達測量部位，實現(xiàn)對內(nèi)腔的測量。目前，此方案是航空發(fā)動機雙層葉盤類工件負責內(nèi)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(xiàn)高效的數(shù)據(jù)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(zhuǎn)臺勻速旋轉(zhuǎn)即可；空間分辨率高，完成最小細節(jié)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(fù)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(shù)化檢測界面，只需輸入不同工件參數(shù)，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(diào)試的時間和人工成本；操作簡單，所有測量點安全路徑，轉(zhuǎn)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(nèi)輕松檢測。

C. 權(quán)威的葉片分析

基于截面數(shù)據(jù)計算方法，實現(xiàn)對未完成和已完成的葉片的測量分析。

根據(jù)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(shù)據(jù)、評價參數(shù)以及相應(yīng)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(jù)客戶要求自動生成數(shù)據(jù)和圖形報告，并協(xié)助進行數(shù)據(jù)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?。嚎芍苯虞敵鲈氐絈uindos：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(yōu)解的這個行業(yè)內(nèi)公認的難題。發(fā)動機在選配結(jié)束后進行裝配的過程中，為保證壓氣機轉(zhuǎn)子平衡，需要依據(jù)該組轉(zhuǎn)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(zhì)量管理系統(tǒng)將葉片選配工藝和排布系統(tǒng)進行了集成，應(yīng)用最優(yōu)解算法，最大化分解出最優(yōu)組合，降低庫存率及人工選配出錯率，大幅節(jié)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(yè)差別性和特殊性，即使不了解行業(yè)的新人，經(jīng)過簡單培訓(xùn)也可操作。

F.方案組成

a) 檢測專機

專為解決最復(fù)雜的計量問題而設(shè)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(shè)計，提供了良好的剛性質(zhì)量比。輕合金橋架，與傳統(tǒng)設(shè)計相比較剛性提高了25％，X向?qū)к壷匦慕档?0％，從而保證了平穩(wěn)、精確的運動。移動橋上軸承跨距更寬，降低了由于橋架自轉(zhuǎn)而引起的誤差，從而保證了整機空間精度更高，降低了重復(fù)性誤差，提高了加速和減速性能，使得測量效率更高。經(jīng)過精密加工的整體燕尾型導(dǎo)軌，提高了機器的精度和重復(fù)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(diào)整，光柵熱膨脹系數(shù)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(zhuǎn)子等復(fù)雜幾何元素的測量，同時還包括了自由曲面。

探測系統(tǒng)

? 固定式模擬掃描測量系統(tǒng)：專為高速、高精度測量機設(shè)計而成。此測頭系統(tǒng)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(fā)測量、自定中心和高速掃描，可完成各種復(fù)雜的測量任務(wù)，包括復(fù)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(guān)節(jié)，從而可完成任何測量任務(wù)。能夠直接通過具備高度重復(fù)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(xué)非接觸測量系統(tǒng)：基于調(diào)頻干涉光測距原理實現(xiàn)非接觸測量。光學(xué)探針具有與接觸式掃描測頭相當?shù)木群涂煽啃裕叩膾呙杷俣?，更大的測量范圍和非接觸式測量的普遍光學(xué)優(yōu)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(fā)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(lián)動轉(zhuǎn)臺

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

b)專業(yè)測量軟件

?？怂箍导瘓F擁有功能強大的計量軟件?；谔卣鬟M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(tǒng)，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?？梢詫y量元素進行相交投影等多種處理。根據(jù)ISO幾何產(chǎn)品規(guī)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(yīng)用檢測模塊

?？怂箍祵I(yè)的葉盤模塊，實現(xiàn)葉盤葉片的智能化檢測，并可根據(jù)客戶需求進行開發(fā)定制，成本低且十分靈活。基于?？怂箍祻姶蟮挠嬃繖z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(yè)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(fù)合式測量的檢測需求。

特殊開發(fā)的人性化的軟件操作界面，無需CAD數(shù)模，避免了編程的繁瑣和麻煩，將復(fù)雜的測量程序進行封裝，只需鍵入工件參數(shù)，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(jù)企業(yè)標注選擇需要評價的特征，有效節(jié)省人工、提高產(chǎn)能，是葉盤檢測、數(shù)據(jù)管理分析的一體化解決方案，解決了國內(nèi)葉盤的測量難題。

d) 葉片分析模塊

Hexagon葉片分析模塊，應(yīng)用基于截面數(shù)據(jù)的計算方法，實現(xiàn)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(shù)據(jù)，與理論數(shù)據(jù)進行三維比較和分析，進而得到葉片各參數(shù)數(shù)據(jù)與理論值進行對比分析。

根據(jù)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(shù)據(jù)、評價參數(shù)以及相應(yīng)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(jù)客戶要求生成數(shù)據(jù)和圖形報告，客戶可據(jù)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(fā)動機在前期研制過程中，常常出現(xiàn)振動大的情況，使其零件產(chǎn)生疲勞損壞，降低發(fā)動機的使用壽命。而保證轉(zhuǎn)子葉片具有合格的固有頻率是保證壓氣機轉(zhuǎn)子平衡的先決條件，為保證壓氣機轉(zhuǎn)子平衡，需要依據(jù)該組轉(zhuǎn)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(tǒng)進行了集成，應(yīng)用最優(yōu)解算法，最大化分解出最優(yōu)組合，降低庫存率及人工選配出錯率，大幅節(jié)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(yè)差別性和特殊性，即使不了解行業(yè)的新人，經(jīng)過簡單培訓(xùn)也可操作。

f) 裝夾系統(tǒng)

高質(zhì)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(zhuǎn)接立柱進行調(diào)整，適應(yīng)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(xiàn)多種工件夾具的快速更換。

G.先進技術(shù)

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(yè)、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(qū)間內(nèi)的點進行最佳擬合計算

c) 專業(yè)的喉道面積算法

發(fā)動機葉片的喉道面積是發(fā)動機裝配,調(diào)試的重要參數(shù),喉道面積的測量是葉片裝配的關(guān)鍵， Hexagon專業(yè)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(fā)動機的推力有關(guān)，是影響發(fā)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(shù)

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

e) VHSS可變快速掃描技術(shù)

在進行復(fù)雜幾何特征的掃描時（比如螺旋壓縮機）傳統(tǒng)的掃描方法需要手動調(diào)整掃描速度以避免丟失接觸點，采用VHSS技術(shù)后，測量機可以在已知幾何特征情況下實時調(diào)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(xiàn)了檢測效率與精度的優(yōu)化。

f) 智能鎖定掃描技術(shù)

對于小圓弧或者棱邊曲線，曲率變化較大，常規(guī)測量容易產(chǎn)生較大誤差甚至停機，為此，?？怂箍低瞥隽恕爸悄苕i定掃描技術(shù)”來解決這個問題。

利用“智能鎖定掃描技術(shù)”，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(shù)

本技術(shù)可以使用一臺設(shè)備進行編程活動的集中檢測，幾乎能實現(xiàn)100% 的脫機編程檢測。實現(xiàn)一臺中央設(shè)備管理所有生產(chǎn)現(xiàn)場的設(shè)備的功能。通過場景對現(xiàn)場的設(shè)備（包括檢測設(shè)備、探測系統(tǒng)、更換架、校驗工具、轉(zhuǎn)臺、溫度傳感器、夾具、上下料系統(tǒng)、辦公設(shè)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(xiàn)場進行實施。

h) 多處理器并行的評估和分析

大多數(shù)的測量軟件順序執(zhí)行指令，在大量的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)處理。

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