2020.18科学技术创新（转下页）以光学扫描为基础的航空发动机叶片部件检测 技术
吕依儒
（中国航发西安航空发动机有限公司，陕西西安710021）
我国航空行业在发展的过程中，叶片是该领域中较为重要 的零件，尺寸跨度大、数量相对较多，
并且性能、叶片尺寸与形状制作精度有较大的影响。此外，叶片型面在设计的过程中主要是以流体力学原理为基础，直接决定了发动机能量转换效率。随着
科学技术不断发展，应当提升叶片精确度与完整性，
这就需要采取有效措施制造符合要求的叶片。叶片截面测量技术在航空发动机叶片制作的过程中有较为广泛的应用，其应用效果较为显 著，可有效弥补接触式测量方法与设备限制，
淮南子传奇以此为我国航空事业的发展奠定良好的基础。
1叶片的型面结构与测试要求
航空发动机在工作的过程中，叶片在其中扮演着较为重要的角，在此过程中发动机工作特点与功能界定了叶片是最为
复杂的零件。随着发动机技术的不断发展，
叶片型面结构也逐渐复杂，在此期间呈现出叶弦变宽、
扭曲弯度变大等变化趋势，这在较大程度上极易导致在叶片测量其中存在不同问题。叶片构成
一般情况下有缘板与叶身，其中叶身在叶片中较为重要，
主要有进气边、排气边等构成，如果叶片处于工作状态的情况下，
气流叶片边缘部分是进气边；叶盆是叶身的压力面，
三等残废
是沿排气边到进气边叶身凹进的一面。
叶片的截面有不同的差异性，一般情况下是有不同曲线组成，检测难度相对比较大。目前，在对叶片进行测量的过程中，主
要是在叶片截面特点参数的基础上进行有效的判断，
以此能够有效提升检测期间的准确性，在此过程中测量设备需要满足几下集中需求。首先，测量精度高。由于叶背与叶盆等曲率半径相对较大，需要确保一定的测量精度，一般情况下测量精度应当在
0.02-0.08mm ；如果进气边与排气边曲率半径相对较小，
其测量精度也相对较高，特别是轮廓与形状需要较高的测量精度[1]。其次，测量速度快，在航空发动机中由于叶片数量与种类相对比较多，需要提升测量速度，以此满足叶片检测需求。再次，在对叶片进行
测量的过程中，需要采取有效措施避免叶片出现划伤与变形，
确保叶片工作性能与安全性。最后，
实施叶片设计、加工以及检测等过程的一体化。
2光学扫描测量系统
在对叶片截面进行扫描的过程中，主要使用非接触式光学
扫描测量系统，在对叶片的扫描过程中会得到尺寸信息与几何形状，同时会得到较多点云数据，这也需要利用激光扫描测头获得
数据，能够形成三维空间点，有表达叶身采样结果。此外，
在对点云数据实施分析的过程中，需要在专业软件的基础上，
以CAD 模型为参照完成相关分析工作，最后还应对其实施有效的评价[2]。
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叶片测量期间，形面参数对测量准确性尤为重要，
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一般情况下采用等截面方法。此种方法应用较为频繁，
同时可满足图纸对控制截面线轮廓度的要求。此种方法一般情况下是把测量轨迹控制在叶片的一个截平面中，在此过程中较为重要的是坐标系的有效构建，再将截面线数据点云与理论截面线实施有效的对比，从而评定截面线轮廓度误差情况，这就需要将界面数据坐标与坐标系两者相符。
2.1系统平台。系统平台在运行的过程中，
主要使用了工艺技术，并且对相关结构进行了有效的设计，
同时工作空间在此基础上具有较高的操作性。此外，花岗岩是工作台中较为重要的材料，根据此种材料热稳定性特点进行针对性应用。由于直线运动
轴中采用了气浮导轨，离不开检测系统的使用，
一般情况下需要使用国外先进的检测系统，这在较大程度上能够提升运动期间的精确性与平稳性。为了确保测量系统运行过程中的灵活性，采用了国外侧头座，以此在扫描测量系统中有较好的应用效果。PH10M 是一种测头附件，有两个回转轴，在此过程中能够通过步
距角进行转位，所以能够达到720个转角位置，以此满足激光扫
描测头空间位置调整需求。
2.2激光扫描测头。从光学测头角度进行分析，
选择了一种新型激光扫描测头WIZprobe ，以此完成相关采集任务，
配合力在此过程中能够对数据实施精度跟高的扫描与采集工作。由于WIZprobe
测头体积小，同时接口中还有磁头，
具有较高的兼容性，在使用中可确保PH10M 侧头座良好运行，能够使接触式测头与三坐标测量机实施融合，可为工业生产线质量的全面提高[3-4]。
WIZprobe 测头在激光三角法测量原理的基础上，内部光路
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是通过超环面透镜实施多个三角法测量，
在此过程中将此种技术与图像处理相融合，这对提高探测技术尤为重要，能够确保WIZprobe 测头自身的精确度，以此为适应性的提升奠定良好的
基础。WIZprobe 测头能够通过自适应控制技术，
调整作者简介：吕依儒（1988-），女，汉族，陕西省西安人，本科，工程师，
研究方向：产品检验与控制技术。摘要：我国经济体制改革以来，航空发动机行业得到较快发展，其中提升航空发动机部件质量与性能尤为重要，特别是叶
片，能够提高其型面数据的精确度。以此，为了实现叶片空间曲面零件尺寸的测量精度，并且在非接
触式的光学扫描测量系统的基础上将其应用在叶片截面参数检测中。此种光学扫描测量系统主要是以三坐标测量机和三维光学表面划痕测量仪为系统平
台，同时使用专业的检测软件，对叶身制定截面的几何参数测量与外观判定，以此能够对叶片精确测量，并且在此基础上还可进行全面的解决，以此为航空发动机行业的发展奠定良好的基础。
关键词：光学扫描；航空发动机；
叶片测量技术中图分类号：V232.4文献标识码：A 文章编号：2096-4390（2020）18-0025-0225--
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