Skanowanie 3D piasty turbiny wiatrowej skanerem 3D KSCAN

Skanowanie 3d czesci elektrowni wiatowej

Podchodząc do tematu skanowania 3D tak wymagającego elementu, jakim jest piasta turbiny wiatrowej, należy odpowiedzieć sobie na ważne pytanie; Jak precyzyjnie odwzorować geometrię 3D wielkogabarytowego i skomplikowanego elementu?

Energia wiatrowa to czyste i wolne od zanieczyszczeń odnawialne źródło energii, którego znaczenie w miksie energetycznynym wzrasta każdego roku. Jednak wraz ze wzrostem wykorzystania tego źródła energii wzrastają wymagania wobec konstrukcji turbin wiatrowych. Coraz większa liczba farm wiatrowych powstaje na morzu, gdzie narażone są na niekorzystne działanie czynników środowiskowych, dlatego kluczowa staje się kontrola jakości wszystkich elementów konstrukcji, jak i montażu.

Znaczenie inspekcji 3D piasty turbiny wiatrowej

Piasta turbiny wiatrowej odgrywa kluczową rolę z punktu widzenia konstrukcji, łącząc wał główny i łopaty. Trend rozwoju turbin wiatrowych na dużą skalę spowodował, że piasty zmuszone są przenosić ogromne obciążenia, przy żywotności wynoszącej nawet 20 lat. Dlatego szczególnie ważna jest ścisła kontrola jakości wykonania piasty, która musi cechować się dostateczną wytrzymałością, sztywnością i dobrymi właściwości pochłaniania wstrząsów, aby zmniejszyć wpływ obciążenia łopat na główny wał. Jednak odlewy o dużym tonażu są nieporęczne i skomplikowane nie tylko w procesach produkcyjnych, ale także inspekcyjnych. Z pomocą w pozyskaniu precyzyjnych danych 3D przychodzą innowacyjne, niezwykle mobilne i poręczne skanery 3D z wbudowaną fotogrametrią.

Tradycyjne metody pomiaru 3D części wielkogabarytowych

Podchodząc do tak wymagającego elementu, jakim jest piasta turbiny wiatrowej, należy odpowiedzieć sobie na ważne pytanie. Jak precyzyjnie odwzorować geometrię 3D wielkogabarytowego i skomplikowanego elementu?

Tradycyjne skanery światła strukturalnego posiadają znaczące ograniczenie, jakim jest ich poręczność. Głowice pomiarowe są często duże i ciężkie, a statyczny sposób akwizycji danych wymaga stosowania mało mobilnych i niewygodnych w obsłudze statywów, których użycie może być niemożliwe w niektórych warunkach. Dodatkowym ograniczeniem może być mobilność samego statywu, którego nie da się włożyć do wnętrza piasty, a także jego wielkość, która może nie pozwolić na pomiar elementu, który ma kilka metrów wysokości.

Kluczową i nieodzwoną kwestią w pomiarach wielkogabarytowych jest także fotogrametria punktów referencyjnych wykorzystywanych do łączenia w całość pojedynczych skanów, która wykorzystując kodowane markery i wzorce długości, pozwala w sposób kontrolowany obliczyć odchyłkę transformacji globalnej chmury punktów. Pomiar dużych gabarytów, powyżej 3-4 razy wielkość obszaru pomiarowego skanera, wymaga zastosowania fotogrametrii, celem zachowania wysokiej stabilności, powtarzalności i dokładności. Skanowanie 3D dużych obiektów, bez wcześniejszego pomiaru fotogrametrycznego, może skutkować wysokimi odchyłkami pomiarowymi, a także problemami z dokładną transformacją skanów we wspólnym układzie współrzędnych, tym samym stawiając pod znakiem zapytania jakość i sens całego pomiaru.
W przypadku fotogrametrii, istotnym ograniczeniem tradycyjnych skanerów 3D jest konieczność stosowania dodatkowego, zewnętrznego, systemu fotogrametrycznego, który podnosi koszt całej operacji.

Innowacyjne podejście do pomiaru 3D skomplikowanych części o dużych rozmiarach

Ręczny, laserowy, skaner 3D ScanTech KSCAN wychodzi na przeciw oczekiwaniom i oferuje kompleksowe rozwiązanie w jednej, małej, niezwykle mobilnej i obsługiwanej jedną ręką głowicy pomiarowej.

W niewielkiej i ważącej niespełna 1kg obudowie, ScanTech umieścił wszystkie narzędzia niezbędne do dokładniej digitalizacji tak wymagającego elementu jak piasta turbiny wiatrowej. Mobilność i poręczność systemu nie jest ograniczona statywami, pozwalając z łatwością zeskanować cały element, zarówno wewnątrz, jak i na zewnątrz.

KSCAN posiada pierwszą na świecie i opatentowaną technologię integracji systemu fotogrametrycznego ze skanerem 3D. Oferuje także, w zależności od wersji, dwa lub trzy obszary pomiarowe o zróżnicowanych rozmiarach (od 250mm x 300mm do 1440mm x 860mm), dostępne pod jednym przyciskiem, bez konieczności zmiany optyki systemu. Dodatkowo, posiada największy na rynku obszar pomiarowy wykorzystujący niebieski laser, dzięki któremu pomiar trudnych, dużych, powierzchni bez matowienia nie stanowi problemu. Tym samym stając się kombajnem pomiarowym generującym dane 3D na poziomie metrologicznym części o rozmiarach od kilkudziesięciu mm do kilkunastu metrów, bez pomocy peryferyjnych urządzeń pomiarowych.

Krok 1: Wbudowany system fotogrametryczny

Korzystając z wbudowanego systemu fotogrametrycznego, możemy uzyskać wiele obrazów 2D piasty, a następnie, wykorzystując zasadę triangulacji, precyzyjnie obliczyć pozycje współrzędnych 3D punktów referencyjnych rozklejonych na powierzchni części.

 

Krok 2: Skanowanie 3D

Wykorzystując pozyskaną w procesie fotogrametrii chmurę punktów referencyjnych, zorientowanych we wspólnym układzie współrzędnych, możemy w procesie laserowego skanowania 3D szybko uzyskać chmurę punktów 3D, którą stacja robocza wyświetli w czasie rzeczywistym, a oprogramowanie pomiarowe zoptymalizuje i zamieni na precyzyjną siatkę trójkątów STL.
Małe rozmiary skanera i brak statywów, pozwalają dotrzeć w każde miejsce wewnątrz i na zewnątrz piasty.

Krok 3: Wynik skanowania 3D, w postaci kompletnej siatki trójkątów STL

Krok 4: Inspekcja 3D i podsumowanie

Laserowy skaner 3D KSCAN, z wbudowanym systemem fotogrametrycznym, może w pełni sprostać wymaganiom precyzyjnych pomiarów 3D dużych obiektów, bez konieczności stosowania dodatkowego sprzętu. Dodatkowo, duży obszar skanowania 3D, głębia ostrości i ultraszybkie kamery, znacznie skracają całkowity czas kontroli, a tym samym cykl produkcji produktu i wydatnie wpływają na redukcję kosztów.

Pozyskane dane pomiarowe mogą zostać wykorzystane do wymiarowania, porównania z modelem CAD i ogólnej weryfikacji jakości wykonania elementu, a także do Inżynierii Odwrotnej, w celu przeprojektowania, naprawy lub optymalizacji konstrukcji, na bazie istniejącej części.