在飞机部件面临的极端条件下，最小的缺陷都可能导致性能的急剧下降。随着航空航天技术的发展，对精度的要求也越来越高。3D测量技术的进步使工程师能够测量纳米级的表面变形，确保组件的最佳性能。
图片来源:MOLPIX / Shutterstock.com
计量的应用程序
计量学是指尽可能精确地创造测量值的研究和实践。三维表面测量，具体来说，是精确观察和测量组件的三维几何形状，以发现非常小的不规则和变形在其表面。
通常，3D测量是使用坐标测量机(' CMM ')进行的。这台机器使用了一个非常灵敏的探头，能够在所有三个轴上移动，在设定的坐标上接触表面，然后可以组合起来创建组件表面的估计。
尽管cmm被广泛使用，但与同时代的同行相比，它们有许多缺点。三坐标测量机笨重而昂贵，这意味着，直到最近，只有非常大的制造商才有空间和资金在2020欧洲杯下注官网他们的过程中实施三坐标测量机。
此外，三坐标测量机的使用速度较慢，因为探头必须经过校准才能使用。在测量敏感元件时，探头本身的接触也可能存在问题。
非接触式3D计量技术的进展
由于这些原因，近年来新兴的非接触式技术出现了增长。最常用的非接触式三维表面计量系统是蓝光扫描仪。
蓝光扫描仪将从不同角度拍摄组件的几张图像，而不是用探针接触组件。通过使用比例尺和设置校准标记，这些图像可以连接起来，形成组件表面的单一三维彩色地图。
尽管这种测量方法比三坐标测量机需要更多的劳动(大多数蓝光扫描仪需要手动拍摄图像)，但这个系统更容易实现，因为它更多地依赖于软件，而不是大型和昂贵的硬件。
蓝光扫描还意味着更大的部件可以被精确测量，因为它们不局限于三坐标测量机的尺寸。
像GOM这样的公司正致力于减少增加的蓝光扫描人工输入。他们最近的产品，ATOS 5，将组件放置在刻度棒中，刻度棒上已经放置了校准标记。
然后，当相机定期扫描表面时，组件被旋转，以最小的手动接触给出表面的3D彩色地图。
尽管该技术在速度、精度和易用性方面都比三坐标测量机有所改进，但ATOS 5在尺寸上也存在同样的问题。非接触式扫描最初的优势是它不需要大型和昂贵的设备，而使用大型ATOS 5机器就失去了这一优势。2020欧洲杯下注官网
话虽如此，该机器一次扫描最多可以测量12米的测量点，同时仍然能够记录到纳米级的表面变形，这意味着它的缺点仍然很大。
计量工程
对于任何需要极高精度的行业来说，计量都是必不可少的，因为微小的缺陷和不确定性可能导致次优性能。例如，在电子工业中，计量学允许制造商测量到纳米级的组件。
这是电子制造的一个重要组成部分，考虑到现代手机的部件需要非常小，具有复杂和精确的几何形状。
计量学在航空航天中的应用
当考虑到需要令人难以置信的精度的行业时，航空航天工程不可避免地被提到。
几乎飞机的每个部件都要承受极端的条件，这意味着一个部件的最小缺陷不仅会对性能产生负面影响，而且会对整个系统构成潜在的安全风险。
图片来源:aapsky / Shutterstock.com
在航空航天工业中，微小的变形具有如此大的影响的主要原因是由于机械失效模式，如疲劳。
在多次增压和减压循环的应力作用下，微观裂纹会扩展和扩展。结构疲劳是指不易察觉的裂纹可能导致致命事故和飞机的全面故障。
因此，光学表面计量在航空航天工程中有许多应用。
这些应用中最简单和明显的是测量飞机的翼型。翼型是飞机机翼、直升机旋翼或涡轮叶片横截面的形状。翼型是典型的定义，他们的最大和最小弧度和厚度。
通过使用蓝光扫描或其他光学计量方法，如尼康基于激光的APDIS(一种类似于三坐标测量机的机器，使用激光而不是探针)，工程师能够准确地测量甚至最小机翼的厚度和弧度，并分析构件的厚度和弧度如何变化。
此外，翼型的表面也可以精确测量，这样，否则不察觉的小变形跨前缘叶片边缘将成为可见的使用彩图。
在这样做，制造商可以查明磨损翼型的前缘。这些缺陷会对组件的性能产生负面影响，因此减少它们对组件的行为是有益的。
计量学还可以用来提高飞机发动机的性能。与翼型测量一样，对发动机风扇和涡轮叶片的分析可以优化其产生推力的能力。
此外，发动机外壳的结构也可以改进。虽然发动机形状的微小变化似乎微不足道，但这种几何形状直接影响气流，进而影响发动机的效率。
参考资料及进一步阅读
Celera运动。（2021）．3D计量:选择最好的无框电机。(在线)可以在:https://www.celeramotion.com/news/欧洲杯猜球平台articles/3d-metrology-choosing-frameless-motors
Exactmetrology.com。（2021).什么是3D计量?(在线)可以在:https://www.exactmetrology.com/information/metrology-faq
傻子计量,(2016)。GOM网络研讨会-用于航空航天测试的光学三维计量．[视频]可以在:https://www.youtube.com/watch?v=78kRGW1a9HA&t=167s
Gom.com。（2021).飞机结构三维测量解决方案。(在线)可以在:https://www.gom.com/en/solutions/aerospace/aircraft
Gom.com。(无日期)。ATOS 5翼型:精确扫描最小的细节。(在线)可以在:https://www.gom.com/en/products/high-precision-3d-metrology/atos-5/atos-5-for-airfoil
金斯伯里。(无日期)。3D计量学的内容、方式和原因。(在线)可以在:https://kingsburyuk.com/the-what-how-and-why-of-3d-metrology/
Nikonmetrology.com。(无日期)．激光雷达大体积计量。(在线)可以在:https://www.nikonmetrology.com/en-us/3d-metrology/large-volume-metrolog。
Precitec.com。(无日期)。消费电子的光学计量学。(在线)可以在:https://www.precitec.com/optical-3d-metrology/industry-solutions/consumer-goods/
免责声明:本文仅代表作者以个人身份发表的观点，并不代表本网站所有者和运营商阿泽网络有限公司的观点。本免责声明构成条款和条件本网站之使用。