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光學(xué)測量系統(tǒng)為航空管件檢測提供高效解決方案

面臨的挑戰(zhàn)：

來自?？怂箍档慕鉀Q方案：

用戶名稱：PFW

面臨挑戰(zhàn)：航空管路加工成本昂貴，客戶希望節(jié)省費(fèi)用并提高檢測效率

產(chǎn)品、解決方案：Aicon TubeInspect 管線測量系統(tǒng)

實(shí)現(xiàn)效果：使用TubeInspect后，客戶節(jié)省了檢具制作和維護(hù)的費(fèi)用，并提高了檢測速度及檢測的精度，得到了廣泛的認(rèn)可。

航空航天領(lǐng)域?qū)芗圃斓馁|(zhì)量要求比其他工業(yè)領(lǐng)域要嚴(yán)格得多。為確定光學(xué)管線測量系統(tǒng)TubeInspect在該領(lǐng)域的適用性， PFW Aerospace AG 進(jìn)行了大量的測試對系統(tǒng)進(jìn)行分析。

在測試過程中， PFW項(xiàng)目工程師 Martin Seibt 不僅確認(rèn)了該系統(tǒng)具有很高的可重復(fù)性，而且其再現(xiàn)性也比其中參與競爭的測量設(shè)備高五倍。PFW 的大客戶 Airbus 根據(jù)測試結(jié)果認(rèn)定Tubelnspect測量系統(tǒng)適合 7° 以上管件彎曲度的測量，并正式批準(zhǔn) PFW 在生產(chǎn)中部署 Tubelnspect 系統(tǒng)。

航空航天工業(yè)的特殊要求

航空航天工業(yè)中的管件制造工藝比看上去要復(fù)雜得多。盡管從外面看不到，但由彎管構(gòu)成的高度發(fā)達(dá)的管路系統(tǒng)就像血管一樣遍布于現(xiàn)代化飛機(jī)的內(nèi)部這些管路系統(tǒng)包括燃油管、液壓油管以及空氣和氧氣管等等。PFW Aerospace AG 的總部位于德國 Speyer , 全球員工數(shù)量超過1500人，如今已成為航空航天業(yè)管路系統(tǒng)制造領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者。 EADS/Airbus、Boeing、Bombardier 和 Eurocopter 都是該公司的知名客戶。

所有管路系統(tǒng)都受到嚴(yán)格的質(zhì)猛管控，任何不精確都可能導(dǎo)致災(zāi)難性后果。直管必須由授權(quán)供應(yīng)商提供，而且每個部件都要提供合格證。在進(jìn)一步加工過程中，必須相應(yīng)地遵守嚴(yán)格的公差規(guī)范。PFW Aerospace AG 的管件彎曲工藝必須達(dá)到最高要求，以獲得完美的幾何結(jié)構(gòu)。不過，即使對于管件數(shù)量最少的生產(chǎn)批次，公司也必須保證最低的廢棄率以維持利潤。PFW的項(xiàng)目工程師 Martin Seibt介紹說“客戶經(jīng)常委托我們只生產(chǎn)—個部件因此我們的目標(biāo)是即使只制造—根管件也能嬴利。以制造人造衛(wèi)星為例。這里所需的管件非常獨(dú)特，經(jīng)常是＂一次性”的。因此，客戶委托 PFW 只生產(chǎn)這一根管件。＂

即使是批量的飛機(jī)部件，其訂購數(shù)量也不足十件。生產(chǎn)上幾乎無一例外地都要使用昂貴材料，例如欽、不銹鋼或 lnconel(抗腐蝕銀基合金) ，因此必須將廢棄量降到最低。Martin Seibt 說如今，PFW 隨時能以最低的廢棄率制造 20,000 個部件。首個良品件之前廢棄的管件數(shù)量超過兩個對于我們來說都是無法接受的成本損失。"在航空航天領(lǐng)域，產(chǎn)品類型比較多而且需要制造大量的原型，因此采用通用測量系統(tǒng)是錄理想的選擇。有些生產(chǎn)方法（例如手動檢具）必須針對管件的每次變化進(jìn)行調(diào)整，所以即使其使用壽命有很多年，也會由于不適應(yīng)管件的變化而被淘汰，因而無法提供比較經(jīng)濟(jì)的解決方案。為實(shí)現(xiàn)更高效率， PF W 首次對光學(xué)測量系統(tǒng)的可用性進(jìn)行分析，將其與一直用來檢查成品管件的接觸式系統(tǒng)進(jìn)行比較。

用光學(xué)測量法進(jìn)行管件檢測

PFW 在分析時選擇的是 AICON 的測量系統(tǒng) Tubelnspect, 因?yàn)樵撓到y(tǒng)是目前市場上唯一專門針對彎管的全光學(xué)測量系統(tǒng)。Tubelnspect 使用高分辨率數(shù)字照相機(jī)進(jìn)行高精確度的管件幾何結(jié)構(gòu)測溫。此外，它還能計算設(shè)置與校正數(shù)據(jù)并傳送至彎曲機(jī)。管件檢查所需時間很短。一根燃料管的測量數(shù)據(jù)在3 秒內(nèi)即可得到，具有 40 多個彎曲部位的復(fù)雜制動油管的測量用時不足20秒。Tubelnspect能完全替代高成本的機(jī)械檢具。

通過兩個步驟對測量系統(tǒng)進(jìn)行分析

第一個步驟

PFW 使用代表最新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的兩個程序?qū)y量系統(tǒng)進(jìn)行分析。第一項(xiàng)測試是測匾能力的檢測，即在沒有任何操作入員影響的情況下根據(jù)校正標(biāo)準(zhǔn)來評估測量系統(tǒng)的偏差和變量。一般來說，可通過連續(xù)測量試驗(yàn)來計算標(biāo)準(zhǔn)的誤差和偏差。PFW使用DKD 校準(zhǔn)過的管件作為參考基準(zhǔn)，對測謚系統(tǒng)進(jìn)行適用性實(shí)驗(yàn)，檢驗(yàn)其能否滿足航空航天領(lǐng)域的管件彎曲測量要求。這需對管件進(jìn)行50次測量，每次測量時應(yīng)將管件從測量室取出，完成后再放回到測量室內(nèi)。利用這些測量結(jié)果，Martin Seibt 能夠評估測呈值是否與校準(zhǔn)管件的原有參考值相匹配，以及測星結(jié)果的相互關(guān)系，即測猛結(jié)果有多大偏差。

第一個實(shí)驗(yàn)步驟的結(jié)果：Tubelnspect的測量變度遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于接觸式系統(tǒng)的變度。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果令入信服。Tubelnspect適合作為航空航天領(lǐng)域的測晝系統(tǒng)，因為 99.7% 的測朵彎曲點(diǎn)與實(shí) 際值的偏差小于0.36mm ( 目標(biāo)值為 0.50mm ) 。可重復(fù)性明顯更佳。隨機(jī)誤差是土0.09mm ( 3 西格瑪），顯著小于以前的測量方法的變度。

Martin Seibt 對于實(shí)驗(yàn)結(jié)果的評估結(jié)論是： "Tubelnspect在最優(yōu)條件下的誤差極低，優(yōu)于競爭設(shè)備。與競爭系統(tǒng)相比精確性非常好。＂

第二個步驟

第二個實(shí)驗(yàn)步驟名為 Gage R&R 研究(GageRepeatability & Reproducibility)。該測量步驟用來確定生產(chǎn)條件下，考慮操作人員影響的情況下測量過程的重復(fù)性和再現(xiàn)性。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以確定測量過程是否適合相應(yīng)的測量任務(wù)。

在分析實(shí)驗(yàn)中，Tubelnspect和接觸式測量系統(tǒng)對4根布特彎管進(jìn)行檢測，這些彎管是由4位操作人員通過3套不同夾具調(diào)試的。將每種系統(tǒng)的共計48 次測量進(jìn)行記錄。

第二個實(shí)驗(yàn)步驟的結(jié)果: Tubelnspect比接觸式系統(tǒng)好五倍。Martin Seibt對這次實(shí)驗(yàn)結(jié)果的評估結(jié)論是：“ 我們對 Tubelnspect系統(tǒng)在可重復(fù)性方面所表現(xiàn)出的卓越性能表示贊嘆。AICON系統(tǒng)的性能表現(xiàn)比接觸式測盆系統(tǒng)優(yōu)秀五倍。我們認(rèn)識到接觸式測盆法所用的夾具固定方式會影響管件的幾何結(jié)構(gòu)，同時這也構(gòu)成了很大的誤差來源。Tubelnspect則采用光學(xué)定位輔助，每個管件都在兩個位置測量。因此，該系統(tǒng)能翌著提高可重復(fù)性。

結(jié)論

PFW將測量結(jié)果交給了最重要的客戶之一Airbus。得益于這些具有說服力的結(jié)果， PFW收到了來自Airbus的正式批準(zhǔn)，允許其在生產(chǎn)中部署Tubelnspect系統(tǒng)。該系統(tǒng)現(xiàn)已在Speyer工廠中安裝，而且每天都在使用。Martin Seibt總結(jié)說: "AICON的測量系統(tǒng)是當(dāng)前最好的技術(shù)方法，可滿足航空航天工業(yè)不斷增長的需求。其他測量系統(tǒng)制造商都存在技術(shù)限制。我們對該設(shè)備非常滿意。

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