+7 (499) 641-10-14

+7 (495) 965-17-43

Быстродействующая система для измерения геометрии лопаток ГТД BLAZER

Главная > Публикации > Быстродействующая система для измерения геометрии лопаток ГТД BLAZER

Станочный парк 2013

Современные методы проектирования и технологии производства позволяют изготавливать лопатки, одни из базовых компонент газотурбинного двигателя, достаточно сложной формы, соответствующей оптимальному распределению потоков. Вместе с этим возрастают требования к точности выдержки геометрических параметров лопаток и соответственно к методам контроля. Средства проверки лопаток должны, помимо требуемой точности, отличаться высокой производительностью, поскольку даже при массовом производстве сохраняется необходимость 100%-го контроля качества.

Не будем избыточно подробно останавливаться на способах проверки лопаток с помощью механических или оптико-механических средств, где профили сечения пера пытались сравнивать со специально изготовленными шаблонами (в гильотинах) или с вычерченными на прозрачных носителях заданными профилями в оптико-механических системах (компараторах). Их стоит лишь упомянуть как базис, на котором формировались методы исследования – припасовка и др. Неоценимую роль в переходе от сравнения «живого» профиля к измерению и воссозданию геометрии исследуемого контура по точкам сыграли координатно-измерительные машины. Именно они позволили перейти от малопроизводительных средств проверки, где результаты были непозволительно зависимы от человеческого фактора, к автоматизированным средствам контроля. Однако, сам принцип измерений, связанный с поточечным касанием щупа поверхности лопатки, ограничивает производительность подобных систем. Попытки сканирования щупом, скользящим по исследуемой поверхности, пока тоже не дали должного результата: возникли, например, проблемы с проскальзыванием, влиянием на считывание качества поверхности объекта и некоторые другие. Кроме того, ни метод касания, ни, тем более, метод постоянного сканирования не позволяют исследовать кромки профиля, особенно если речь идёт о кромках с достаточно малым радиусом закругления.

Оптические методы сканирования во многом позволяют решить указанные проблемы. Но многие из них, по сути, повторяют методику съёмки координатно-измерительных машин, где механический щуп заменяется оптическим. Это не позволяет освободиться от большинства недостатков методов измерения с механическим касанием к поверхности, или скольжением, и поэтому не привело к существенному прорыву в области увеличения производительности измерительного процесса.

Израильская фирма Metroptic Technology Ltd., входящая в известный концерн ISCAR-IMC Group, запатентовала оригинальный оптический способ съёмки точек [1], где за одно движение считывающей камеры происходит фиксирование координат значительной части профиля сечения. Суть способа вкратце состоит в следующем. Оптическая система, состоит из лазера, луч которого развёрнут в плоскость, а также из линзы и линейной светочувствительной интегральной схемы, образующих вторую плоскость. Эти две плоскости пересекаются в так называемой измерительной линии. Таким образом, отражённый свет попадает на чувствительную линейку только при пересечении поверхности объекта измерительной линией (илл. 1).

Контроль

Автоматизация и

Роботизация

Адаптация
Технологических

ПРОцессов

Илл.1. Способ сканирования точек на поверхности объекта.

Следовательно, в случае выпуклой или вогнутой поверхностей объекта в фокусе окажутся только точки, лежащие на пересечении контура сечения и измерительной линии (илл.1, ниже). Если расположить такой датчик на подвижной оси со считываемыми координатами, то при приближении или удалении датчика от объекта составится набор координат точек профиля в одном сечении. Смещая датчик вдоль объекта, и поворачивая объект вокруг собственной оси, можно несколькими подобными съёмками получить полный набор координат точек сечения. А смещение объекта вдоль вертикальной оси даст возможность последовательно перейти к съёмке следующего сечения. Датчик (сенсор) также запатентован [2] как средство реализации метода. Реальный сенсор оснащён двумя лазерами для подсветки снизу или сверху, позволяющими избежать затеняющих помех в случаях изогнутой лопатки или конфигурации держателя (захвата).

Описанные метод и средства сканирования внедрены в измерительной системе для проверки лопаток BLAZERTM, выпускаемой фирмой Metroptic (илл. 2). Среди других систем, представленных на рынке подобных средств измерений, BLAZER выгодно отличается:

- возможностью многократно увеличить производительность цикла контроля лопаток;

- обеспечением возможности 100% контроля качества изделий;

- поддержкой контроля на всех стадиях производства лопаток;

- простотой и удобством в использовании;

- развитыми средствами для быстрой подготовки новых программ измерений;

- низкими эксплуатационными расходами.

 

Илл.2. Измерительная система BLAZER со снятой передней дверью.

Система BLAZER реализует требования различных фирм (Pratt & Whitney, Snecma, General Electric и других) к измерению и обработке данных при вычислении параметров лопаток. Фирма Metroptic также выполняет специальные пожелания заказчиков по исследованию дополнительных параметров и представлению результатов проверки. Метрологическое обеспечение измерительной системы BLAZER соответствует принятому в странах Европы стандарту [3].

Удобный и наглядный русифицированный интерфейс, различные табличные и графические формы представления результатов измерений, а также нетрудоёмкая, быстрая, рассчитанная даже на неподготовленного пользователя система подготовки программ измерений (аппликаций), – всё это присуще системе BLAZER и позволяет ей занять достойное место на рынке средств измерений. Несколько фактов для сравнения. К примеру, при измерении типовой лопатки размерами 250 мм высотой и 100 мм по хорде, состоящей из 15 контролируемых сечений, время измерения, включая привязку системы координат, сбор и расчёт всех параметров пера лопатки, вывод результатов в табличной и графической форме, а также сохранение данных составляет 3 минуты. При этом BLAZER обеспечивает плотность сканирования около 40 точек/мм, т.е. около 8,000 точек по периметру профиля сечения. Аналогичная процедура на координатно-измерительной машине займёт не менее 30-40 минут, притом, что количество точек по периметру профиля сечения не превысит пятидесяти. Добавим также, что системы BLAZER не нуждаются в дорогостоящем обслуживании и расходных материалах, а координатно-измерительные машины требуют регулярной, относительно трудоёмкой юстировки измерительной головки и замены щупов. Измерительная система BLAZER поставляется находящимся в разных концах света заказчикам с 2006 года, и на сегодняшний день нет ни одного изделия снятого с эксплуатации, вышедшего из строя, или не оправдавшего ожидания пользователей. Такой высокий уровень и надёжность продукции обеспечен системой управления качеством, аттестованной по стандарту AS9100.

Технические характеристики измерительных систем BLAZER приведены в зависимости от размеров исследуемых объектов (илл.3): BLAZER 2S – для проверки маломерных лопаток (высота пера до 300 мм, ширина по хорде до 100 мм) и BLAZER 2M – для средних (высотой до 580 мм и хордой до 250 мм). Предлагаются также специализированные системы для бóльших лопаток и для сегментов со множеством лопаток вплоть до моно-колёс.

 

Илл.3. Технические характеристики измерительных систем BLAZER.

Существует возможность применения полного трёхмерного сканирования поверхности объектов с целью 3D моделирования и реверс-инжиниринга.

В измерительной системе BLAZER внедрены и постоянно продолжают внедряться новые технические решения. Сенсор оснащён в дополнение к оптической системе поворотной осью и механическим щупом, что даёт возможность измерять отдельные точки полок и хвостовика, недоступные для оптического сканирования. При этом реализованные в системе BLAZER технологии позволяют обойтись без специальных дорогостоящих головок, применяемых в координатно-измерительных машинах. Фирма Metroptic предлагает решение, обеспечивающее точную установку лопатки без затрат на конструирование и изготовление сложных и дорогостоящих механических приспособлений. С этой целью применяется гониометр (глобусный стол) – двойной поворотный модуль, используемый для автоматического позиционирования измеряемого объекта. Такой модуль обеспечивает увязку координатных систем самой лопатки и измерительной машины.

Дополнительные и более подробные сведения об измерительной системе BLAZER и перспективах её развития можно получить, обратившись непосредственно в фирму Metroptic Technology Ltd. (www.metroptic.com), или у официального дистрибьютора в России - ООО «Карат» (info@metroptic.ru). Ознакомиться с действующей системой позволит посещение стенда фирмы Metroptic на выставке «Металлообработка-2013» 27 – 31 мая 2013 г., ЦВК «Экспоцентр», Москва. Павильон 7, зал 2, номер стенда 72В70.

 

Литература

1. Patent USA No.6094269. Apparatus and method for optically measuring an object surface contour. Jul. 2000.

2. Patent USA No.6163640. Stereoscopic sensor. Dec. 2000.

3. VDI/VDE 2634 Optical 3D-measuring systems. Multiple view systems based on area scanning. 2002.

© CaratPro, 2014-2017

Разработка и поддержка: ColorPink