飞机发动机哪怕是最轻微的故障都可能造成安全风险。到目前为止,检查人员仅仅依靠他们训练有素的眼睛来发现与叶片集成的圆盘上的缺陷,也就是所谓的飞盘。在未来,他们将支持自动控制系统,这是第一个统一的几何测量和表面检测。研究人员将于5月5日至8日在斯图加特举办的国际质量保证博览会Control 2015上介绍AMI4BLISK系统。(1号厅1502展位)
日复一日,一架飞机在跑道上飞驰而下,慢慢地从地面升起,冲向云层。要想一次做到这一点,而且还能在空中安全飞行数年,喷气发动机的涡轮必须经过精密设计,不能有丝毫瑕疵。这就是为什么在安装前,检查人员要非常仔细地检查每一个圆盘——涡轮圆盘和它的30到60个叶片——6到8小时。在这个过程中,他们完全依靠自己熟练的眼睛来发现任何问题。
捕捉几何图形并分析表面
在未来,检查人员将通过AMI4BLISK系统(自动几何测量和视觉检查的飞盘)获得技术支持:该系统测量飞盘的几何形状,并自动检查其缺陷。位于凯泽斯劳滕的夫琅和费工业数学研究所ITWM的研究人员与Hexagon计量有限公司和Hexagon技术中心有限公司密切合作开发了该系统。欧盟的这个项目是“清洁天空”联合技术计划的一部分。ITWM的部门主管Markus Rauhut说:“有了我们的系统,检查人员检查飞盘的速度几乎是以前的两倍,而且精确度相同。”“更重要的是,我们的识别率始终不变:系统从不疲劳,甚至夜班也没有人抱怨。”
和以前一样,几何测量是用坐标测量机进行的。一个带有探针的悬臂臂触碰到了圆盘上的几百个点。将来,这台机器还可以检测表面质量。悬臂臂将配备两个摄像头和一盏灯,而不仅仅是一个测量探头,以搜索划痕、凹痕和压痕。相应的软件会收集每个缺陷的类型和精确位置的详细信息。Hexagon开发的光学传感器反过来利用这些数据更详细地测量单个缺陷。尽管它只能检测一平方毫米大小的小区域,但传感器的测量精度比相机更高。
客观的检测报告
一旦这些调查完成,人工检查人员就会介入,并使用系统生成的报告和磁盘的3D表示仔细检查所检测到的任何缺陷。颜色编码显示系统自动分析涡轮的哪些区域。如果摄像头无法识别某些地点——例如在钻孔内部——这些区域就会在电脑显示屏上被标记为红色。Rauhut解释说:“该系统不仅提供客观的测试报告,而且还确认整个磁盘都被检查过。”
摄像机系统的挑战之一是确定摄像机与各自的磁盘部分的确切距离。这一点很重要,因为如果距离信息不准确,软件就无法计算划痕或凹痕的长度或深度。否则,远处的区域看起来比实际要小。每个圆盘的CAD数据提供了解决方案:软件获取关于圆盘精确几何形状的信息,并转动虚拟的CAD涡轮,使其在空间中的位置与测试对象的真实位置完全对应。然后,对于每个单独的像素,它计算从相机到磁盘上的点的距离。这意味着光学传感器的工具可以提供缺陷位置的确切信息,以及划痕的长度和宽度。
核心系统已经完成。研究人员将在Control 2015上介绍AMI4BLISK系统国际贸易公平的质量保证5月5日至8日在斯图加特举行。您可以在夫琅和费视觉联盟(1号厅1502展位)协调的夫琅和费共享展台上找到它。今年的展位聚焦于工业4.0。在下一步的研发过程中,科学家们的目标是在2016年将AMI4BLISK系统投入市场。
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