全自动叶片扫描方案

全自动叶片轮廓检测系统

一、方案概述

我方提供的方案，占地约6.1m×3.5m，由光学测头系统、自动化装置单元两部分组成。光学测头系统用于产品的自动化检测、合格评判、数据存储等，自动化装置单元用于物料的存储、被检产品的切换、优先级控制以及系统通讯等。主要用于航空发动机叶片铸件、陶瓷型芯、蜡件等检测和分析。

光学测头系统为蓝光扫描系统加装RC模块（含PLC控制系统及自动门）升级而来，加装的RC模块用于和自动化装置单元通讯，实现自动上下料和数据交互。该系统主要由光学测头、测头机械手、转台系统、安全系统、控制系统、计算机系统、软件系统等组成。

自动化装置单元由上下料机械手、料架、快换定位装置、安全系统、电控系统、管理软件等组成，主要用于上下料控制和数据交互。自动化装置单元包括两个料架，每个料架分为三层，上面两层用于小型工件的存储，每个料架28个料位，合计56个料位；下面一层主要用于中大型工件的存储，单个料位承重可达20Kg，每个料架6个料位，合计12个料位，整个料架合计68个料位，可以满足各种不同规格产品的检测（料架数量可定制）

二者共同构成了非接触叶片型面轮廓检测仪，系统实现从来料接收到检测、评判归位的全自动化运行。整套系统结构紧凑，操作方便，全自动测量，不受车间粉尘、光线、温度等环境影响。同时可以实时监控温度、光线等的变化，并实时做出响应补偿或者报警提示，确保测量的准确性。

非接触叶片型面轮廓检测仪的主要功能如下：

（1）自动化：物料的取放，前后期处理、检测、评判等均全自动完成。根据测量结果（OK/NG）指示灯亮不同颜色，满足贵司叶片、蜡模、陶瓷型芯的检测需求；

（2）全域检测：可实现叶片的全尺寸测量，包括距离、角度、GD&T、叶片轮廓、厚度、弦长、扭转、安装角、流道面、R角等；

（3）高效：批量检测时，单片叶片整体节拍约5-10min（视产品大小）；

（4）智能化：可与产线MES通信，进行料库系统管理、AGV呼叫、测量数据交互等；

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

二、布局图

 

 

 

 

 

三、设备功能

全自动非接触叶片型面轮廓检测仪可以对蜡模、陶瓷型芯、单叶片、联体叶片等工件自动化扫描检测。

1、设备主要功能

1.1陶瓷型芯检测

陶瓷型芯有很多细微特征，如气孔，筋等细小部位。其检测对设备要求很高，要求设备具备很高的分辨率和精度，从而准确扫描到这些细微特征的数据，完成型芯尺寸、气孔、筋、收缩率等的检测。

 

1.2模具检测

 

工具试用

l                      优化注塑机参数 (冷却, 压力, 温度,…)

l                      目标压铸修正 

l                      修正存档

l                      逆向工程

l                      快速工具验收

蜡模压铸装配分析

l                      密合半模 

l                      凹模间隙校准

l                      装配后压模腔洞分析

l                      密合抽屉滑轨

l                      在压模中安置陶瓷型芯避免受压碎裂

1.3多联体叶片检测

对于多联体叶片/叶盘，相邻叶片会出现相互遮挡，这会影响到扫描，ATOS扫描系统可以在只有一个CCD拍摄到物体的情况下得到叶片的数据，尽量避免扫描不全的情况。

1.3.1喉道面积检测

1.3.1.1间接测量法

间接测量法尽管有着测量结果不准确的缺点，但是由于其历史悠久，使用广泛，大量的工艺流程，上下游单位，往往都采用间接手段测量。此时为避免大范围更改工艺，同时保证上下游衔接，在引入一种新的测量手段时，首先需要保证其与原有测量手段兼容。

三维光学测量由于已经获取了工件全表面的数据，配合功能强大的检测软件，可以很容易的模拟出传统的间接测量法，计算喉道面积。

              

间接法测量喉道面积        软件中喉部面积自定义检测功能

 

如上图所示，分别在软件中测量A1，A2和H的值，通过公式计算流道截面的当量面积。

相比于传统测具测量，其测量方法与测具测量原理上一致，具有可对比性。又由于避免人工介入，所以测量稳定性较测具测量更高。同时减少了测具生产制造和维护管理的成本。

1.3.1.2直接测量法

软件叶片模块带有3D喉部检测功能，可以直接基于3D外形，生成最小流道面积。

 

 

 

 

1.3.2喉道宽度检测

1.4叶身检测

ATOS软件内置有专业叶片检测模块，通过分析扫描得到的叶片的某一截面，检测

l                      中弧线

l                      轮廓边界圆

l                      最大轮廓厚度

l                      轮廓形状和位置

l                      轮廓边界点

l                      弦线

 

 

1.5内流道检测

        检测内流道的缺陷和轮廓。

1.6进出气边R检测

所有三维扫描仪最后得到的数据是点云，可以理解为得到的数据是成千上万个点组合起来的三维模型。点距表示点云每两个相邻点的距离。

对于叶片，细节要求最高的的就是进气边、出气边R的检测，这些部位往往非常细小，测量起来对设备要求也非常高。通常情况下，只要进气边、出气边能完整扫描，其他部位都不会存在问题。

将扫描结果做截面后，可以看出叶片的进气边、出气边均为圆弧，扫描后得到的点云构成了这个圆弧。

 

 

对于构建圆弧的这些点，如果数量不够，构建的圆弧就不够完整，最后拟合的圆就不够准确。我们经过验证，构建圆弧的这些点，至少要保证10个，才能清楚的表现这个特征（半圆上有10个点），从而准确测量进气边及出气边R大小。

扫描仪扫描该圆弧，一般会扫描2-3次甚至更多，这样获得的点数据会更密集，得到的数据也是2-3次重合。我们以扫描获取最差数据，也就是扫描2次来计算。

贵单位最小的叶片的R为0.1mm，本方案提供的ATOS 5 Airfoil光学测头，配置了两组镜头，满足贵单位R的检测要求。

可以测的的最小R如下表： 

镜头规格型号	单幅测量范围	点距	点数	可测最小R
MV170镜头	170mm×130mm	0.044mm	15	0.1mm
MV270镜头	270mm×200mm	0.067mm	15	0.15mm
注：1、镜头规格型号确定的前提下，扫描仪点距为固定值；         2、圆弧默认为半圆。

 

 

 

 

1.7其他功能

1.7.1外形尺寸、材料厚度检测

1.7.2渐变公差

 

 

1.7.3扭转

1.7.4反投影：超差区域或者自行构造的区域，可以通过ATOS扫描仪的中心投影单元投影到工件上，帮助工程师快速定位超差部位，可用于维修或者定位，提高效率。

 

1.7.5 趋势分析：Cp/Cpk/Pp/Ppk/Min/Max/Avg/Sigma等