為應(yīng)對(duì)復(fù)雜的工況，工業(yè)領(lǐng)域的設(shè)備必須具備極高的可靠性與穩(wěn)定的質(zhì)量，質(zhì)量管控成為必需。例如：在電力能源領(lǐng)域，大型渦輪機(jī)葉片的結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，對(duì)幾何形狀的精度要求愈發(fā)嚴(yán)苛。在航空航天領(lǐng)域，隨著對(duì)飛機(jī)綜合性能要求的持續(xù)提升，葉片制造精度也面臨著更為嚴(yán)格的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

結(jié)構(gòu)光條紋投影掃描憑借高精度、高效率、全域測(cè)量的特點(diǎn)，成為這些關(guān)鍵設(shè)備組件的重要質(zhì)量檢測(cè)手段。蔡司的條紋投影掃描解決方案貫穿從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)的產(chǎn)品全生命周期，為各環(huán)節(jié)提供精準(zhǔn)質(zhì)量管控，加速設(shè)計(jì)迭代進(jìn)程，提升工藝優(yōu)化效率，目前已成功應(yīng)用于能源業(yè)與航空航天業(yè)中。

化解精密部件質(zhì)量挑戰(zhàn)，支持航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)躍遷

航空發(fā)動(dòng)機(jī)是百年航空史的主角之一，被譽(yù)為工業(yè)制造“皇冠上的明珠”。大推力、高燃油經(jīng)濟(jì)性、更長(zhǎng)的發(fā)動(dòng)機(jī)壽命以及更低的大修頻率是業(yè)內(nèi)攻堅(jiān)的方向，航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片則是與這些問(wèn)題密切相關(guān)的重要部件，其種類(lèi)豐富，生產(chǎn)工藝復(fù)雜，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要滿(mǎn)足發(fā)動(dòng)機(jī)效率、發(fā)動(dòng)機(jī)耐久性和推動(dòng)力的需要。

蔡司為航空領(lǐng)域提供三維光學(xué)解決方案，可助力航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片全生命周期的質(zhì)量控制和工藝優(yōu)化，覆蓋研發(fā)設(shè)計(jì)、模具鍛造和鑄造、過(guò)程檢查、最終檢驗(yàn)和維護(hù)維修等環(huán)節(jié)。

隨著航空航天技術(shù)的發(fā)展，航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的形狀越來(lái)越具有挑戰(zhàn)性。在設(shè)計(jì)階段，蔡司條紋投影掃描系統(tǒng)對(duì)于單一或者復(fù)合材料的葉片均可適用，即使是復(fù)雜區(qū)域也可提供高精度測(cè)量數(shù)據(jù)，滿(mǎn)足空氣動(dòng)力分析模型、性能分析模型及其他生產(chǎn)所需分析模型對(duì)全域數(shù)據(jù)的需求，并且比傳統(tǒng)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)量效率更高。

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市場(chǎng)對(duì)高性能、大體積的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的需求增加，制造商為了滿(mǎn)足市場(chǎng)需求，需要縮短生產(chǎn)周期，自動(dòng)化解決方案成為提高生產(chǎn)效率的關(guān)鍵。ZEISS ScanBox三維測(cè)量系統(tǒng)提供集自動(dòng)編程、智能數(shù)字化采集、高精度檢測(cè)及報(bào)告功能于一體的一站式解決方案，所搭載的虛擬測(cè)量室(VMR)功能直觀(guān)易用，可高效完成測(cè)量路徑規(guī)劃。蔡司自主研發(fā)的專(zhuān)業(yè)分析軟件ZEISS INSPECT擁有葉片檢測(cè)模塊，不僅可實(shí)現(xiàn)翼型截面輪廓的毫米級(jí)精度分析，還能完成表面缺陷識(shí)別、三維喉道面積分析及虛擬裝配分析等，為制造工藝優(yōu)化提供全維度數(shù)據(jù)支撐。

翼型截面分析

表面缺陷識(shí)別

三維喉道面積分析

虛擬裝配分析

在航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的整個(gè)生命周期內(nèi)，維護(hù)和維修成本在總成本中占據(jù)很大比重，這意味著維修速度越快，葉片就能越快重新投入使用。在飛機(jī)定檢中，從A檢到D檢，蔡司條紋投影掃描系統(tǒng)為磨損與裂紋分析、維修工作計(jì)劃與管控提供支持，優(yōu)化檢修過(guò)程，縮短檢修時(shí)間，更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)故障，延長(zhǎng)葉片壽命。

保障關(guān)鍵組件質(zhì)量，助力能源結(jié)構(gòu)變革

當(dāng)前，全球能源體系已形成化石能源與可再生能源協(xié)同發(fā)展的格局，但無(wú)論是火電、水電等傳統(tǒng)能源領(lǐng)域，還是風(fēng)電、光伏等新能源賽道，對(duì)設(shè)備均有高標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)量要求。

在電力新一代燃?xì)廨啓C(jī)中，關(guān)鍵部件為壓氣機(jī)葉片、渦輪葉片等各級(jí)葉片。這些葉片往往需要在上千攝氏度的高溫環(huán)境中穩(wěn)定可靠地運(yùn)轉(zhuǎn)，因而從材料選擇到設(shè)計(jì)、制造均有不同的極致要求。水輪機(jī)組是水能發(fā)展的重要核心裝備，水輪機(jī)中的轉(zhuǎn)漿在高速水流沖擊下經(jīng)受著劇烈的空化腐蝕，因此從設(shè)計(jì)、制造到后期維護(hù)都要確保部件尺寸和狀態(tài)的穩(wěn)定可靠。風(fēng)力發(fā)電機(jī)一旦出現(xiàn)故障，修復(fù)成本極高，而且在大型化趨勢(shì)下，大型零部件的生產(chǎn)投入極大，需要在整個(gè)生產(chǎn)流程中做好質(zhì)量管控。光伏產(chǎn)品同樣如此，復(fù)雜的生產(chǎn)流程、數(shù)量眾多的結(jié)構(gòu)部件、降低長(zhǎng)期維護(hù)成本的需求，均需要快速檢測(cè)和分析判斷質(zhì)量問(wèn)題。

ZEISS ATOS LRX 掃描儀用于風(fēng)電葉片檢測(cè)

此外，借助ZEISS INSPECT軟件，結(jié)合三維掃描的全域數(shù)據(jù)，還能實(shí)現(xiàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)的可視化呈現(xiàn)，更直觀(guān)地展示分析結(jié)果。這不僅有助于質(zhì)量數(shù)據(jù)的管理，還能促進(jìn)質(zhì)量信息的順暢傳遞，實(shí)現(xiàn)部門(mén)之間無(wú)縫溝通，從而進(jìn)一步提升汽車(chē)子系統(tǒng)的檢測(cè)效率和質(zhì)量控制水平。

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結(jié)構(gòu)光條紋投影技術(shù)成為解決這些質(zhì)量挑戰(zhàn)的理想手段。無(wú)論是燃?xì)廨啓C(jī)葉片、水輪機(jī)轉(zhuǎn)漿，還是風(fēng)力發(fā)電機(jī)和光伏設(shè)備的組件，條紋投影系統(tǒng)均可以進(jìn)行型面分析、特征尺寸分析、裝配分析等，有效提升產(chǎn)品質(zhì)量。例如：燃?xì)廨啓C(jī)葉片常采用熔模鑄造和鍛造工藝，結(jié)構(gòu)為自由曲面，細(xì)節(jié)要求高，生產(chǎn)鏈長(zhǎng)。條紋投影系統(tǒng)可以在鑄造流程中進(jìn)行蠟?zāi)z測(cè)、形殼測(cè)量、氣膜孔測(cè)量、葉身尺寸檢測(cè)等，在鍛造流程中進(jìn)行鍛坯測(cè)量、鍛造模具測(cè)量等。

蔡司條紋投影掃描系統(tǒng)為能源行業(yè)的關(guān)鍵零部件檢測(cè)提供貫穿全生命周期的解決方案：針對(duì)渦輪機(jī)、轉(zhuǎn)子葉片等復(fù)雜自由曲面部件，非接觸式三維掃描技術(shù)實(shí)現(xiàn)從生產(chǎn)到維護(hù)的全程質(zhì)量控制。對(duì)于鑄造或鍛造工藝，從模擬驗(yàn)證、加速模具試模到首件檢查，再到生產(chǎn)控制和 CNC 加工，確保工藝精度和質(zhì)量的一致性。精細(xì)、全域的測(cè)量數(shù)據(jù)還可以作為逆向工程的必要信息。

燃?xì)廨啓C(jī)、航空發(fā)動(dòng)機(jī)等是大國(guó)重器的代表，結(jié)構(gòu)光條紋投影技術(shù)與能源、航空行業(yè)的結(jié)合是新質(zhì)生產(chǎn)力的典型展示，也反映出這一技術(shù)在其他工業(yè)領(lǐng)域中的巨大潛力。蔡司條紋投影掃描系統(tǒng)采集的高精度掃描數(shù)據(jù)可用于研發(fā)設(shè)計(jì)、制造和MRO全鏈路，立足于質(zhì)量保證層面，將幫助更多能源、航空制造企業(yè)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的目標(biāo)。

（來(lái)源：蔡司）