非接觸式測量技術已經逐漸盛行。激光掃描和其他光學測量方法對許多航空航天製造商來說是至關(guan) 重要的，可以滿足他們(men) 更徹底地檢查更多零部件的願望。也許沒有什麽(me) 飛機零部件和噴氣發動機的渦輪葉片一樣重要。受到嚴(yan) 格的FAA檢查的要求，渦輪葉片的檢查標準比任何其他航空部件都要更高。新一代引擎已被設計出來，比之前的幾代省油得多。事實上，隨著最大燃料消耗的減少，即使是最保守的估計，預計未來10年噴氣發動機的製造將呈指數增長。在這麽(me) 大的生產(chan) 需求下，質量負擔也同樣具有挑戰性。精度的價(jia) 值高於(yu) 一切，但對實施測量技術來說，檢測速度已成為(wei) 一個(ge) 重要的決(jue) 定因素。

下麵談談激光掃描儀(yi) 。基於(yu) 激光掃描儀(yi) 的三角測量有多種構型，範圍從(cong) 關(guan) 節臂式安裝係統到嵌入式光學器件。定位器是承載探針的測量裝置，對整個(ge) 係統的精度至關(guan) 重要。這為(wei) 購買(mai) 者帶來了一個(ge) 經得起真正實戰考驗的測量係統——坐標測量機（CMM）。沒有激光掃描儀(yi) 定位器提供可重複性，準確性和自動化，而這些對渦輪葉片的生產(chan) 檢驗是至關(guan) 重要的。

長久以來，三坐標測量機對渦輪葉片的檢驗一直非常可靠。這些年來，已經出現了多種觸覺檢查方法。通過允許一個(ge) CMM程序來設置檢查路線，自動重複的旋轉探頭可以幫助簡化檢測過程，且根據已有定義(yi) 的CAD文件來檢查各種名義(yi) 點和幾十個(ge) 沿著機翼特定部分高度的點。模擬觸覺掃描探針幫助簡化了此過程，卻又不僅(jin) 僅(jin) 是簡單；觸覺掃描探針給檢測過程中帶來了完整的光環。使用點掃描的普通觸覺探針是有效的，但每秒鍾這些探頭通常會(hui) 在幾個(ge) 檢查點達到極限。模擬觸覺掃描探針每秒能夠檢測成百上千個(ge) 點，為(wei) 後麵分析各種刀片特點，例如開頭和結尾的邊緣厚度、最大厚度、弦長、彎曲、傾(qing) 斜及扭曲等，提供了一個(ge) 更加準確的翼剖麵示意。

激光掃描和接觸探測最近都取得了一些重大進步。激光掃描器發展的一般趨勢是已經看到有用先進的傳(chuan) 感器陣列製造探頭，該傳(chuan) 感器陣列能夠掃描通常難以掃描的表麵，如黑暗的或者有光澤的表麵。這些先進的傳(chuan) 感器，也可以通過軟件和固件的開發來增強，以減少偽(wei) 反射的效果，在老一代激光掃描儀(yi) 中這往往是掃描儀(yi) 噪音的一大來源。

這些先進的傳(chuan) 感器，也可以通過軟件和固件的開發來增強，以減少寄生反射的效果，這往往在老一輩激光掃描儀(yi) 中是掃描儀(yi) 噪音的一大來源。直接到CMM控製器的同步掃描儀(yi) 不僅(jin) 對於(yu) 利用CMM的誤差補償(chang) 數據來獲取最大精度至關(guan) 重要，而且通過高幀速率的同步，可以在短時間內(nei) 獲得大量的點雲(yun) 數據，完全消除基於(yu) CMM的激光掃描儀(yi) 速度的先入為(wei) 主的觀念。僅(jin) 在過去的10年裏，市場上供應的基於(yu) CMM的激光掃描儀(yi) 最大幀速率已經從(cong) 專(zhuan) 用的25Hz到超高速的75Hz。三倍的增長意味著一台掃描儀(yi) 可以用三分之一的時間從(cong) A點掃描到B點，或者掃描相同的距離卻收集3倍多的掃描數據，反過來提供了一個(ge) 零件表麵輪廓更精確、更完整的定義(yi) 。

更多的點意味著更多的細節，更多的細節意味著定義(yi) 刀片的特點時更準確，但激光掃描儀(yi) 能夠提供的數量驚人的額外信息點會(hui) 導致在較短的時間內(nei) 采取一個(ge) 典型的觸覺檢查程序，檢測更大量的零部件。已經接受了用激光掃描儀(yi) 檢驗渦輪葉片的質量工程師權衡的一個(ge) 幸運結果是，評估切削循環時間是否是增加點采集的最佳使用方式，或者獲得更多數據是否有價(jia) 值。知識就是力量，在定義(yi) 表麵輪廓的數據很多的情況下，製造工程師和設計工程師可以在整個(ge) 過程的早期就更好地了解情況。

另一個(ge) 基於(yu) CMM激光掃描儀(yi) 的發展趨勢是掃描儀(yi) 的視場越來越小所取得的進展。通過使用類似的傳(chuan) 感器作為(wei) 它們(men) 大視場的同胞，掃描儀(yi) 開發人員可以通過有效地縮小光學係統和使傳(chuan) 感器集中在一個(ge) 小領域視圖上，來有效地擴大產(chan) 品組合的廣度。通過這樣，準確度大幅提高，空間點的分辨率，即沿掃描線的點之間的距離縮小到這種程度，即使是最具挑戰性的後緣幾何形狀都可以進入視野進行檢查。定義(yi) 小的前緣和後緣的一個(ge) 很好的經驗法則是在邊緣直徑上至少收集8個(ge) 點。例如，如果你正想檢查直徑為(wei) 0.25mm（0.010"）的後緣，那麽(me) 你將需要一台空間分辨率至少為(wei) 0.032mm（0.0013"）的掃描儀(yi) 。

激光掃描儀(yi) 空間點分辨率巨大發展中的一個(ge) 有趣的地方是檢查渦輪葉片特征的能力，從(cong) 未想過甚至可以通過觸覺CMM檢查獲得。冷卻孔洞使得渦輪機葉片通過向接近後緣的微孔傳(chuan) 遞冷空氣來在極端的溫度下運行。冷卻孔在葉片上提供了一個(ge) 冷空氣層，使其避免遭受高溫。由於(yu) 它們(men) 無限小的幾何尺寸，傳(chuan) 統的接觸式探針沒有通道和空隙去收集開口周圍的點。所以，激光掃描儀(yi) 的另一個(ge) 好處產(chan) 生了。檢查冷卻孔的常用方法是計算機斷層掃描（CT）。CT掃描機可以提供渦輪葉片內(nei) 部運作的漂亮圖像和顯著的計量能力，這是由於(yu) 它具有散熱孔和重要的內(nei) 部幾何，但在這種情況下，CT掃描非常耗時和昂貴。激光掃描儀(yi) 是對現有三坐標測量機的一種簡單改造，通常情況下是在已有的硬件上即插即用的，或可能需要極少的返工，以使掃描儀(yi) 兼容一些較舊的CMM模型。激光掃描儀(yi) 無法提供內(nei) 部幾何形狀的測量，具有足夠高的空間點分辨率的掃描儀(yi) 能夠提供難於(yu) 檢測的散熱孔周圍良好的細節和清晰度。

關(guan) 於(yu) 掃描儀(yi) 點分辨率的增加和改進的準確度的一個(ge) 很明顯的權衡是更小的視野並非使其適合每一項工作。甚至有人在還沒有粉刷一個(ge) 房間前就知道，你不會(hui) 使用一個(ge) 6"輥來切外圍的牆壁。同樣的，你也不會(hui) 使用1/2"的刷子來塗整整一麵牆。高分辨率、高精度的掃描儀(yi) 並非適用於(yu) 每一個(ge) 工作，除了部分零件適用，掃描采集軟件起著至關(guan) 重要的作用。在大多數情況下，掃描路徑由操作者來設定，定義(yi) 基於(yu) CMM的激光掃描儀(yi) 運動開始和結束的位置，並嚐試在視野內(nei) 掃描盡可能多的範圍。擁有微小視野區的先進的軟件包已經開發出了多種方式，不僅(jin) 可根據給定的表麵模型輸入提供掃描路徑的定義(yi) ，而且正在開發用於(yu) 未知路徑掃描的更多算法。在相當長的一段時間裏，未知路徑掃描是許多軟件包接觸式探針的特性，但由於(yu) 防止死機而增加的方法和回縮距離，或者保持該部分恒定力要求模擬掃描探針速度較慢，速度顯著下降。未知路徑掃描能快速補償(chang) 渦輪葉片表麵不斷變化的幾何形狀，使渦輪葉片的編程比傳(chuan) 統的觸覺方法更容易。

由於(yu) 對更新、更好、更高效的噴氣發動機的需求持續上升，確保質量的測試和檢驗方法也將提高到相似的水平。具有下一代激光掃描儀(yi) 的三坐標測量機提供了一個(ge) 解決(jue) 方案來滿足這些需求。無論掃描的速度是否更快、數據點/精確度是否更高，或在觸覺探針無法掃描到的更小、更集中的視野裏，激光掃描提供了您所需要的結果。