在航空发动机中，燃油喷嘴组件（以下简称喷嘴）是燃烧室的主要零件之一，主要功能是根据发动机的不同工作状态供给燃烧室合适数量的、具有良好雾化质量的燃油。喷嘴具有结构精密、技术要求高、制造工艺复杂等特点，其加工精度和质量对点火、燃油分布、雾滴尺寸、燃烧完全度和出口温度场等均有很大影响。一般说来，喷嘴是一类复杂而精密的微小零件，其典型的结构特征包括微孔、微锥面和微螺旋槽等，它们的尺寸一致性和配合精度直接影响着发动机燃烧室的工作性能、燃烧效率以及可靠性等。因此，开展针对喷嘴重要几何特征的精密高效检测技术研究，已经成为提升航空发动机整体性能的关键环节。
当前，国外在喷嘴等微小零件的几何特征测量方面取得了多项研究成果。例如，美国的NationalJet公司是专业生产航空航天喷嘴的厂商，它应用带有Nikon镜头的光学检测系统实现了喷嘴微小孔径的快速精确测量，并且将喷嘴的检测定义扩展到了综合寿命特性测试。而国内的航空发动机研制和生产单位在应对喷嘴生产线上的零件尺寸检验与质量控制等问题方面，大多仅配备了传统的三坐标测量机、通用量具和一些简单的测量装置，这些设备无法精确、快速和定量地检测喷嘴零件的一些重要尺寸信息，甚至对某些典型特征如微槽的槽宽、槽深以及槽轮廓度等完全无法进行检测。这就导致了在生产现场只能通过定性判断或修配测试来筛选出合格的喷嘴零件，不仅降低了喷嘴结构尺寸的一致性，而且对喷嘴的流量和雾化特性产生了不利影响。因此，亟须开展针对喷嘴关键几何特征的高效精密检测技术研究。
在这样的背景下，航空工业精密所依托自身在精密、超精密制造技术以及精密测量、测试技术等领域的丰富经验和技术积累，在航空发动机燃油喷嘴组件的精密测试技术方面开展了卓有成效的研究，研制出了小型多轴非接触式精密坐标测量系统Agility（如图所示），以实现对喷嘴的微孔、微槽和微锥等关键微小结构特征的快速扫描测量，从而为当前我国航空发动机制造过程中存在的喷嘴等复杂零件的测量效率低和精度差等问题提供了一项技术解决方案。
Agility的机械本体采用紧凑的立柱式结构，其多轴快速运动机构包括3个直线个旋转轴，并配置了分辨率为0.1m的高精度光栅尺，从而实现了各个运动轴的位置闭环控制。其中，旋转轴采用直驱转台进行驱动，定位精度可以达到1，以用于将被测零件精确定位到所需位置；而3个直线轴的传动全部采用直线电机无摩擦的驱动方式，具有响应快、精度高、低速平稳等特点，其最高速度可以达到750mm/s。同时，为了满足车间环境的使用要求，Agility配备了较宽间距的高精度直线m以内，从而保证了测量系统即使在最苛刻的生产环境中也能够满足长寿命和高稳定性的使用要求。
在控制系统方面，Agility采用了主流工控机（上位机）与专用多轴运动控制器（下位机）相结合的二级位置闭环数字复合控制结构，这种多计算机的控制方式既满足了系统的快速性和实时性要求，也增强了配置和操作的灵活性。上位机负责提供图形化的人机界面，配备了基于喷嘴CAD模型的专用智能化测量软件，以供操作者进行灵活的测量操作，同时负责数据导入、坐标系转换、测量路径规划、数据采集、图形拟合、数模比较和结果计算等工作。下位机负责接收上位机的运动指令并进行插补运算，以实现伺服运动控制。同时，下位机还具有误差补偿功能，能够对测量系统的角摆误差、直线度误差、垂直度误差等进行补偿，经过补偿的四轴运动系统的综合精度可以达到5m。
为了实现测量数据的快速采集，Agility搭载了基于锥光偏振全息技术的非接触式光学测头，具有分辨率高、采样速度快、可以进行大角度测量等优点，而且不存在传统接触式测头的半径补偿问题，因而避免了因测头补偿方向错误而造成的测量失真问题。该光学测头的测量精度为1m，扫描速度可以达到3000点/min，激光扫描光斑的直径小至6m，而且发射光源与反射光源是同路径的，因而特别适用于复杂曲面甚至是倒角、倒沟、窄缝和盲孔等特征的检测。因此，应用该光学测头可以检测到喷嘴表面非常微小的几何特征，从而最大限度地降低了喷嘴实际表面的失真度。
在测量过程中，对于已知型面方程而且定位基准明确的被测曲面，Agility将直接以理论轨迹作为测量路线的轨迹；而对于未知型面方程的被测曲面，Agility则采用示教方式进行测量，以提高检测精度。在实际应用中，将被测喷嘴零件通过工装夹具安装于高精度转台上，Agility会根据待测喷嘴表面的法线分布对转台的转角位置进行自适应调整，以使测头自动沿着被测面的法线方向进行扫描，从而实现复杂轮廓的几何尺寸和位置信息的准确获取。
由航空工业精密所研制的小型多轴非接触式精密坐标测量系统Agility，突破了多轴运动控制、光学测头标定、数据高效处理、拟合重构以及系统误差补偿等关键技术，实现了航空发动机燃油喷嘴组件的高效精密测量，可以满足当前我国航空发动机研制和生产单位对燃油喷嘴组件的检测需求。（航空工业精密所毕超）
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