提升叶片检测效率 | ZEISS INSPECT Airfoil 2023针对三坐标数据新功能详解

叶片在航空和陆用动力装置上都起着十分重要的作用，其质量的好坏，会直接影响着叶片的气动性能。同时，叶片也是机械制造业中最为复杂的零件之一，由于叶片的特殊造型，空间角度和尺寸参数多，技术要求也非常严格。因而叶片的检测非常重要。

航空发动机上的叶片种类繁多，数量巨大。按照发动机的结构，叶片分为压气机叶片和涡轮叶片；按照工作条件分为高压叶片和低压叶片；按照工作状态又分为转子叶片（又称工作叶片）和静子叶片（又称整流和导向叶片）。在叶片不同的加工阶段，需要检测的内容复杂多样，例如叶型，截面厚度，叶身弯曲，截面扭转，弦长和吼道尺寸等等。

ZEISS INSPECT Airfoil（以下简称ZIA）软件覆盖了叶片检测的所有参数，且操作简单，报告美观。且该软件通过每年不断地迭代更新，不断地满足最先进的检测要求，提高检测分析速度。

本文将针对ZIA 2023版本中的一些更新升级内容进行讲解。主要内容包含以下五个方面：

新功能1：加快了中弧线的计算速度

叶型截面上的大量实测点会影响中弧线的计算速度，并且后续许多的特性都与中弧线是相关的。

在ZIA 2023版本中，提升了中弧线的计算速度，尤其是对于实际测量点密度较大的叶型截面，计算中弧线所需时间只需不到1秒钟即可完成。

新功能2：改善中弧线算法的稳定性

叶型前后缘的实际点分布会影响中弧线的计算结果，尤其当叶型前后缘因实际叶型长度偏差导致半径补偿问题或其他问题，出现了打结或其他错误情况时，中弧线会无法进行计算。

在ZIA 2023版本中，改善了中弧线的计算方式，尤其是对于异常的截面型线情况，也能稳定且准确的计算出中弧线。

新功能3：增加叶型弧度和厚度分布检测功能

根据NACA标准，会有一系列的关键几何特征，是关于整体的叶型弧度或厚度分布占比等。这些特征对于叶型的设计和逆向工程都有着至关重要的作用。

在ZIA 2023版本中，新增叶型弧度和厚度分布检测功能，并且可以根据参考型线长度百分比，生成距离分布曲线图。

新功能4：增加针对CMM Data的最佳拟合方式

如图黑色箭头代表了“截面名义法线方向”。假设要测量曲线，蓝色的球为探针。（注意测量方向是在与工件表面法向相反的方向进行探测），黄色箭头为“表面名义法线方向”。因此可以看出：“截面名义法线方向”和“表面名义法线方向”是不一致的。

在ZIA 2023版本中，针对三坐标数据提供了更加准确的形状误差计算方式，这就包括了：最佳拟合方式的计算为“名义到实际”，并且形状偏差的计算方式为沿着“表面名义法线方向”。

这样一来，计算形状偏差时，结果会更加的准确，同时也更容易和市面上其他叶片测量软件进行对标。

新功能5：对于高斯最佳拟合方式，增加了“考虑点分布”选项

在以前的版本中，叶型形状和位置的最佳拟合方式是独立于测量点密度，仅仅针对叶型整体进行拟合计算。这就意味着即使在叶型截面当中某一个区域的点密度比较高，也不会得到更高的计算权重。

但针对三坐标数据来说，实际会存在另一种情况是针对点密度分布权重的拟合（因为大部分情况来说，考虑到叶型前后缘的重要性和测量难度，在使用CMM测量时会分配更多的点数保证测量结果的准确性）。

在ZIA 2023版本中，对于高斯最佳拟合方式增加了“考虑点分布”选项框。针对点密度分布权重拟合计算，点密度越大的区域对结果的影响越大，也就是在拟合时，首先保证点密度高的区域偏差最小。