TECNICHE OTTICHE DI REVERSE ENGINEERING PER IL CONTROLLO DIMENSIONALE E DI FORMA DI SEGMENTI STATORICI

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THESIS TITLE ‘OPTICAL TECNIQUES OF REVERSE ENGINEERING IN DIMENSIONAL AND SHAPE CONTROL OF VANE SEGMENTS’ ABSTRACT In this thesis is presented the development of a low-cost 3D Stereo-Vision Scanner, used in the Reverse Engineering inspection process and in the dimensional and shape verification (GD&T) on turbine vanes manufactured via casting. The non-contact system allows the digitalization in three-dimension of object surfaces by the projection of fringe patterns (black and white stripes), capturing the images of coded surface by structured light. The adopted technique is based on innovative concept of gray-code methodology to solve correspondences among the two digital cameras, by using structured light being through coded horizontal and vertical fringes. Furthermore, it is analyzed the possibility to introduce the techniques of R.E. by 3D Scanner between the steps that improve the performance of Quality Control in the computer aided design on turbine vanes of jet engine. In a particular way, a study of feasibility about the possibility to make dimensional and shape verification directly upon the digitized model (3D point clouds) by comparing to the Reference CAD model has been developed. The requirement of dimensional and shape controls by low-cost cutting-edge techniques is born as Avio S.p.A factory target to improve manufacture and to assure excellent quality and efficiency, to minimize a global costs. SOMMARIO In questa tesi viene descritto lo sviluppo di un sistema ottico stereoscopico a basso costo, utilizzato nel processo di ispezione tipico della Reverse Engineering e nel controllo dimensionale e di forma (GD&T) su componenti statorici di turbomacchine ottenuti per fusione. Il sistema consente di rilevare tridimensionalmente l’oggetto investito da frange parallele bianche e nere, acquisendo le immagini della superficie codificata con la luce strutturata. La tecnica impiegata usa una soluzione innovativa del metodo ‘gray-code’ che consente di risolvere il problema delle corrispondenze, tipico dei dispositivi stereovisivi, utilizzando luce strutturata comprendente frange orizzontali e verticali codificate. è stata pertanto analizzata la possibilità di introdurre le tecniche di R.E. coadiuvate dallo Scanner 3D tra le fasi che concorrono all’ottimizzazione del controllo di qualità nella progettazione di segmenti statorici di turbina dei propulsori aeronautici. Nel dettaglio è stata eseguita una analisi di fattibilità sulla possibilità di realizzare controlli dimensionali e di forma direttamente sul modello digitale acquisito (nuvola di punti 3D), confrontandolo con la geometria CAD nominale. L’esigenza di controlli dimensionali e di forma con tecniche d’avanguardia a basso costo nasce dall’obiettivo della società Avio S.p.A. di ottimizzare il prodotto finale per garantirne la massima efficienza e qualità, minimizzando i costi globali.