航空事業(yè)是我國重點發(fā)展的一項事業(yè)。當(dāng)前，我國在航空領(lǐng)域已經(jīng)取得了顯著成就。為繼續(xù)促進(jìn)航空事業(yè)發(fā)展，有必要持續(xù)發(fā)展航空發(fā)動機(jī)零部件數(shù)字化測量技術(shù)，提升航空發(fā)動機(jī)裝配水平，保證航空發(fā)動機(jī)制造水平。
隨著科學(xué)技術(shù)、制造技術(shù)的發(fā)展，我國航空事業(yè)發(fā)展水平不斷提升。由于航空發(fā)動機(jī)零部件數(shù)字化測量技術(shù)在強(qiáng)化航空發(fā)動機(jī)裝配效果方面發(fā)揮著重要作用，需要重視航空發(fā)動機(jī)零部件數(shù)字化測量技術(shù)，積極發(fā)展此項技術(shù)，為航空發(fā)動機(jī)的研制和生產(chǎn)活動的順利推進(jìn)奠定基礎(chǔ)。
1、數(shù)字化測量技術(shù)概念
數(shù)字化測量技術(shù)指以信息技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，以檢驗標(biāo)準(zhǔn)作為測量效果判斷依據(jù)，開展的數(shù)字化測量工作，旨在借助測量技術(shù)科學(xué)評估測量對象質(zhì)量。在數(shù)字時代，數(shù)字化測量技術(shù)受到了廣泛關(guān)注。將航空發(fā)動機(jī)零部件數(shù)字化測量技術(shù)應(yīng)用于航空發(fā)動機(jī)的裝配中，可以保證航空發(fā)動機(jī)的裝配質(zhì)量。
2、數(shù)字化測量技術(shù)的應(yīng)用價值
航空發(fā)動機(jī)裝配制造是一項高精密的工作，若是在航空發(fā)動機(jī)裝配制造的過程中產(chǎn)生一定的誤差，就容易對航空發(fā)動機(jī)的整體性能造成消極影響。在數(shù)字技術(shù)發(fā)展，數(shù)字化測量技術(shù)進(jìn)入了一個新的發(fā)展階段。通過將數(shù)字化測量技術(shù)應(yīng)用在航空發(fā)動機(jī)裝配制造中，就容易提高航空發(fā)動機(jī)裝配制造的精準(zhǔn)度，使其符合裝配制造標(biāo)準(zhǔn)。與此同時，在航空發(fā)動機(jī)裝配制造中應(yīng)用數(shù)字化測量技術(shù)還可以提高檢測、裝配制造效率，降低人工成本。而數(shù)字化測量技術(shù)的自動校核功能可以保證檢查的全面性，防止出現(xiàn)遺漏的問題。
航空發(fā)動機(jī)零部件數(shù)字化測量技術(shù)應(yīng)用要點
1、檢測路徑創(chuàng)建
為保證航空發(fā)動機(jī)零部件數(shù)字化測量技術(shù)應(yīng)用效果，要充分把控檢測路徑創(chuàng)建工作。本文主要從測量特征創(chuàng)建、單特征測點規(guī)劃、單特征檢測路徑規(guī)劃、多特征間檢測路徑規(guī)劃、檢測路徑發(fā)布角度研究檢測路徑創(chuàng)建要點，如下圖所示。
圖1 檢測路徑創(chuàng)建流程
(1) 測量特征創(chuàng)建
在航空發(fā)動機(jī)零部件數(shù)字化測量中，要掌握零部件幾何特征，提高測量水平。為實現(xiàn)該目標(biāo)，先要利用PMI識別航空發(fā)動機(jī)零部件信息，關(guān)聯(lián)幾何特征，并創(chuàng)建測量特征。點、線、面、圓、球和圓柱等都屬于幾何元素。在創(chuàng)建測量特征時，可以圍繞著這些元素，進(jìn)行創(chuàng)建工作，便于把握測量對象特征，確保檢測質(zhì)量。
(2) 單特征測點規(guī)劃
單特征測點是被測對象的特征的表現(xiàn)形式。針對單特征，要根據(jù)被測特征特點與尺寸公差要求，做好測點數(shù)以及測點分布的規(guī)劃工作，保證測量水平。在規(guī)劃時，要把握掃描路徑上的起始點、矢量點和終點，從而完成對被測量對象的掃描工作，科學(xué)了解被測對象的特征。同時，要結(jié)合實際情況，優(yōu)化測量規(guī)劃方案，防止在測量的過程中出現(xiàn)誤差，影響測量結(jié)果的精準(zhǔn)度。
(3) 單特征檢測路徑規(guī)劃
在完成上述規(guī)劃工作后，就可以設(shè)置檢測軌跡樣式，生成檢測路徑。關(guān)聯(lián)元素形位公差是單特征檢測路徑規(guī)劃的難點，在進(jìn)行路徑規(guī)劃時，需要克服該難題。首先，對兩個關(guān)聯(lián)元素單獨創(chuàng)建測點規(guī)劃，保障路徑規(guī)劃的清晰性；其次，做好關(guān)聯(lián)元素間檢測路徑規(guī)劃工作，提高路徑規(guī)劃水平。在整個單特征檢測路徑規(guī)劃的過程中，要按照順序，以此進(jìn)行路徑關(guān)聯(lián)以及路徑規(guī)劃工作。
(4) 多特征間檢測路徑規(guī)劃
多特征間檢測路徑規(guī)劃相較單特征檢測路徑規(guī)劃來講難度大。究其原因，在對進(jìn)行多特征間檢測路徑規(guī)劃時，需要考慮待測零件的多個特征點。為提高多特征間檢測路徑規(guī)劃水平，強(qiáng)化檢測效果，需要從以下角度把握路徑規(guī)劃工作。
一是保證測量的安全性。在對多特征間零部件進(jìn)行測量時，測頭、零件、夾具之間可能會互相干擾，以致影響測量安全。為保證測量的安全性，可以在各特征間設(shè)置安全點，防止測頭、零件、夾具之間發(fā)生干擾。
二是遵守距離最短原則。在進(jìn)行多特征間檢測路徑規(guī)劃時，還要遵守距離最短原則，即保證多特征間檢測路徑的和是最小的，從而提升測量效率。通過做好上述工作，就可為零部件測量工作的有效開展提供指導(dǎo)。
(5) 檢測路徑發(fā)布
仿真是指通過對測量路徑進(jìn)行仿真檢查的方式，評估檢測路徑效果。通過開展仿真活動，就容易發(fā)現(xiàn)路徑規(guī)劃問題。如果存在問題，就需要針對性地解決問題，科學(xué)優(yōu)化檢測路徑。在檢測路徑符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)后，就可以發(fā)布檢測路徑。
2、代碼編譯和后處理
在創(chuàng)建完檢測路徑后，需要把路徑代碼編譯成通用的測量機(jī)編程語言，以增強(qiáng)測量的適用性，以防測量機(jī)編程語言與測量機(jī)出現(xiàn)不匹配的問題。
3、三維測量報告發(fā)布
為增強(qiáng)測量結(jié)果的可讀性，需要發(fā)布三維測量報告。其中，需要在形成三維測量報告時標(biāo)注上測量數(shù)據(jù)信息，從而為人們解讀測量信息提供依據(jù)。
航空發(fā)動機(jī)零部件數(shù)字化測量技術(shù)的應(yīng)用
1、研究對象
將航空葉輪作為研究對象研究數(shù)字化測量技術(shù)的應(yīng)用情況。
(1) 結(jié)構(gòu)特點
為提高數(shù)字化測量技術(shù)在航空發(fā)動機(jī)噴管部件中的應(yīng)用水平，應(yīng)當(dāng)深入研究航空葉輪結(jié)構(gòu)。航空葉輪由葉輪蓋板和葉輪基座兩部分經(jīng)真空擴(kuò)散焊連接而成，整體呈類椎體結(jié)構(gòu)，共有8條焊縫，8條焊縫對葉輪進(jìn)行擴(kuò)散式等分，每條焊縫寬度不同（1~2.5 mm）。
(2) 技術(shù)條件
在測量航空發(fā)動機(jī)葉輪時，要分析葉輪結(jié)構(gòu)，把握測量要點，提升測量水平，使其符合裝配標(biāo)準(zhǔn)要求。當(dāng)前，自動化測量技術(shù)的發(fā)展水平不斷提高，在針對航空發(fā)動機(jī)葉輪進(jìn)行測量時，有必要將自動化技術(shù)應(yīng)用在測量工作中。其中，可以使用三坐標(biāo)測量機(jī)和藍(lán)光掃描儀落實此項工作。
2、測量方案確定
為有條不紊地開展航空發(fā)動機(jī)葉輪測量工作，需要結(jié)合測量規(guī)范要求，制定測量方案。針對葉輪，需要使用三坐標(biāo)測量機(jī)和藍(lán)光掃描儀進(jìn)行測量工作。
3、測量要點
(1) 三坐標(biāo)測量機(jī)檢測要點
測量方法：建立三坐標(biāo)測量機(jī)的測頭，運用快速3-2-1法建立坐標(biāo)系，為測量工作有效開展奠定基礎(chǔ)。極坐標(biāo)測量法是基于定心圓半徑的測量，通過采取極坐標(biāo)測量法，就可以提高對測量對象尺寸的判斷能力，降低測量程序編寫難度。葉輪曲面是三坐標(biāo)測量機(jī)的主要檢測對象，為提高對葉輪曲面的測量水平，需要選用極坐標(biāo)系（柱坐標(biāo)系）進(jìn)行測量工作。
利用極坐標(biāo)測量風(fēng)扇葉輪曲面步驟：在利用極坐標(biāo)測量風(fēng)扇葉輪曲面時，要遵守測量步驟，保證測量水平。
一是研究葉輪，結(jié)合葉輪形狀以及尺寸，采用先進(jìn)的技術(shù)，對其進(jìn)行建模處理。
二是選擇導(dǎo)入CAF文件，將葉輪三維模型導(dǎo)入系統(tǒng)。建立極坐標(biāo)系及測頭，繪制出1:1比例的二維圖形，標(biāo)記每個被測圓弧的尺寸。除此之外，要將設(shè)計的基準(zhǔn)點作為坐標(biāo)原點，便于開展測量活動。
三是在測量葉輪時，要做好以下工作。首先，將葉輪放置在三坐標(biāo)測量機(jī)的大理石測量臺上，從而做好測量準(zhǔn)備工作。其次，使用紅寶石測頭測量風(fēng)扇葉輪曲面數(shù)據(jù)，結(jié)合數(shù)據(jù)做好極坐標(biāo)系建設(shè)工作。其中，在規(guī)劃頂層路徑時，要鎖死三坐標(biāo)測量機(jī)的Z軸，測量葉輪葉片曲面上邊界上的點P，求出點P在XmYm平面上的投影Pm，連接Om和Pm兩點與Xm軸之間的夾角αm。然后，依據(jù)測量出的P點x、y、z坐標(biāo)值，求出P'd與Xd軸之間的夾角αd。此外，還需要通過繞z軸旋轉(zhuǎn)的方式，獲得坐標(biāo)系Or-XrYrZr。而在對底層路徑進(jìn)行規(guī)劃時，則需要做好認(rèn)真測量葉片邊界點，獲取相關(guān)信息，同時，需要以坐標(biāo)的方式，呈現(xiàn)出葉片邊界曲線的構(gòu)造情況。另外，還需要構(gòu)造雙三次Coons邊界曲面，以此保證測量效果。
四是做好程序的編寫工作，確保測量效果。
五是反復(fù)測量工作，獲得可靠的數(shù)據(jù)信息，從而保障測量的準(zhǔn)確、有效性。
(2) 藍(lán)光掃描要點
藍(lán)光掃描：藍(lán)光為單色光源，光源的波長為440~460 nm。藍(lán)光掃描技術(shù)使用的是細(xì)條藍(lán)光，其光源的波長更短。通過將籃光掃描技術(shù)應(yīng)用在測量工作中，就容易排除外界光環(huán)境對測量工作的干擾，保證測量的準(zhǔn)確性。除此之外，還可以提升測量效率。正因如此，可以加大藍(lán)光掃描技術(shù)在測量工作中的應(yīng)用力度，從而充分確保測量效果。
獲取葉輪三維數(shù)據(jù)：獲取葉輪三維數(shù)據(jù)是藍(lán)光掃描測量法開展的基礎(chǔ)，因此需要做好此項工作。首先，處理葉輪表面，使其能夠進(jìn)行漫反射，方便獲得葉輪數(shù)據(jù)；其次，對葉輪進(jìn)行掃描操作，獲取葉輪三維數(shù)據(jù)。
葉輪三維數(shù)據(jù)與產(chǎn)品設(shè)計數(shù)據(jù)的擬合對齊：將葉輪三維數(shù)據(jù)與產(chǎn)品設(shè)計數(shù)據(jù)導(dǎo)入Geomagic qualify軟件中，對兩者進(jìn)行擬合對齊。如果兩者對齊，就需要進(jìn)一步評估葉輪質(zhì)量。其中，需要利用3D技術(shù)詳細(xì)對比兩者的尺寸，在對比過程中可以借助顏色判斷兩者尺寸是否一致。
尺寸鑒定及誤差評定：經(jīng)過測量會顯示尺寸標(biāo)注視圖，依據(jù)尺寸標(biāo)注視圖可以更好地鑒定尺寸，分清楚兩者尺寸誤差。對于工作人員來講，其依靠自身的專業(yè)素養(yǎng)，結(jié)合尺寸標(biāo)注視圖，對尺寸進(jìn)行進(jìn)一步的判斷，便于得出科學(xué)、準(zhǔn)確的結(jié)論。
4、測量報告發(fā)布
在依據(jù)上述方案對航空葉輪進(jìn)行處理后，可以在平臺上獲得三維測量報告，以此評估整個測量工作。
5、方案實施效果
通過制定完善的航空葉輪測量方案，就容易順利開展工作，避免出現(xiàn)浪費資源的問題。與此同時，使用該方案指導(dǎo)實踐工作還可以增強(qiáng)航空葉輪測量的準(zhǔn)確性。整體來講，航空葉輪測量方案以及相關(guān)數(shù)字化技術(shù)、測量技術(shù)對于提高航空發(fā)動機(jī)制造水平具有積極意義，有助于助力航空事業(yè)的發(fā)展。因此，有必要主動落實以上工作。
結(jié)語
航空發(fā)動機(jī)零部件數(shù)字化測量技術(shù)是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物。伴隨著數(shù)字化測量技術(shù)發(fā)展水平的提升，其在航空發(fā)動機(jī)檢測與制造中將會發(fā)揮愈加重要的作用。所以，要深入研究航空發(fā)動機(jī)零部件數(shù)字化測量技術(shù)，構(gòu)建該技術(shù)在航空發(fā)動機(jī)檢測與制造中的應(yīng)用方案，為航空發(fā)動機(jī)的檢測與制造提供依據(jù)。
除此之外，要總結(jié)航空發(fā)動機(jī)零部件數(shù)字化測量技術(shù)應(yīng)用經(jīng)驗，優(yōu)化測量工作。另外，要積極地升級航空發(fā)動機(jī)零部件數(shù)字化測量技術(shù)，以便順利開展工作，保證測量的精確度，強(qiáng)化航空發(fā)動機(jī)的制造效果。
總而言之，有必要從多層面、多角度不斷地研究航空發(fā)動機(jī)零部件數(shù)字化測量技術(shù)，以確保測量工作的高效開展。
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