便携式激光扫描技术减少时间和成本

结合数字化技术的最新进展，非接触式手持激光扫描仪可以使逆向工程和更换水电设施的关键部件成为可能，其速度和精度是上一代无法想象的。

这项技术

手持扫描仪是一种功能强大的便携式扫描设备，能够从几乎任何大小或形状的物体上捕获3-D几何图形。扫描仪连接在一个机械臂上，可以在物体周围移动，使用户能够以高分辨率和高精度快速捕获数据。在检查每个部分时，扫描仪会生成一个由数百万个点组成的点云，每个点都有x、y和z坐标以及i、j和k向量。

扫描仪附带的集成软件用于将点云转换为STL多边形，可选的三脚架提供了现场的完全可移植性。直观的软件允许实时渲染，完整的模型编辑，多边形减少和数据输出到所有标准的3-D包。

涡轮叶片

伊利诺伊州梅尔罗斯公园该公司使用手持扫描仪将涡轮叶片逆向工程所需的时间缩短了60%。过去，该公司用客户的涡轮叶片制作一个3d文件需要15个小时。然而，情况已经发生了变化。电厂服务工程师和制造高性能替代方案的原始设备制造商(OEM)涡轮部件和系统，并提供广泛的选择，发电，纸浆和造纸，石油炼制和钢铁行业的其他部件和服务。该公司每年生产超过10,000个零件，并为40多家公用事业工厂进行了主要涡轮部件的维修。

电厂服务项目经理Chad Fisher说:“通过切换到这种激光扫描仪，我们可以在仅6小时内生成准确的CAD文件，这使得向客户交付新刀片的速度比过去快了整整一天。”“节省时间可以为公司客户节省大量成本。”

交货时间至关重要，因为终端用户和运营商经常在设备出现故障后才下订单，有时每天会损失数千美元的收入。

费舍尔说:“以前，我们使用接触探头在翼型的不同截面上逐点测量零件高度，并将测量结果输入实体建模软件。”“然后我们在立面之间建造了阁楼。我们认为激光扫描可以通过捕捉翼型的整个轮廓来改善这一过程，并消除了测量海拔和放样的需要。我们看了几种不同的型号，最终选择了手持扫描仪，因为它的便携性，而且该公司提供了完整的解决方案，包括硬件和软件。我们只需要与一个组织合作来获得支持。

“手持扫描仪大大减少了逆向工程翼型和其他部件所需的时间。自从我们开始使用它，我们每个零件节省了大约9个小时，我们也对结果更有信心，因为我们得到了比过去更多的数据点。

在许多情况下，我们能够通过使涡轮机比过去提前一天启动和运行来为客户节省资金。另一个优势是扫描仪的便携性，这意味着我们现在可以去客户的工厂逆向工程那些太大而无法运输的部件。”

其他组件

除了涡轮叶片以外的部件可以使用手持扫描仪快速进行逆向工程。水力发电厂的水轮机使用巨大的叶轮来完成这项工作。损坏的叶轮可能意味着发电厂的长时间停机，随之而来的是时间、金钱和生产损失。

在另一个应用中，手持扫描仪工程师快速逆向设计了一个大型水电设施的大型叶轮。

如果需要从头开始生产替代叶轮，这就避免了工厂长时间的停工。该工厂的一个关键叶轮受损，迫使工厂更换了它。然而，该设施没有叶轮的计算机模型，这是制造替代品所必需的。由于没有可用的替代品，该工厂面临着长期关闭，可能会在时间和金钱上造成巨大损失。

由于一个翻新的叶轮暂时被用作替代品，该设施的管理人员联系了手持激光扫描仪制造商，以生产叶轮的计算机模型。在初次接触后的两天后，一名工程师在工厂现场使用手持扫描仪扫描叶轮。

手持激光扫描仪适用于这个项目，因为它能够在零件周围自由移动，使得逆向工程几乎任何尺寸和形状的组件成为可能。在这种情况下，叶轮叶片间距足够大，激光扫描头可以通过。

扫描花了8个小时，包括了位于整个部分的三个位置的数据，并使用几何特征将数据索引到相同的坐标系中。

在收集数据并将其处理成立体光刻(STL)网格后，在两天内创建了一个模型。

在第一次致电制造商后的6个工作日内，设施就收到了完成的叶轮CAD模型。然后用计算机模型制造出原始叶轮的精确复制品。最后，只需要相对较短的停机时间，以适应叶轮的扫描和复制。

通过使用激光扫描对叶轮进行逆向工程，该设施能够避免长时间和昂贵的停机。

作为扫描的附带好处，工程师们发现作为替换的叶轮严重失衡，没有简单的手动检查方法来查看问题出在哪里。幸运的是，使用扫描仪的检测软件，工程师们能够虚拟地旋转和比较数据，从而精确地指出问题区域。

结论

从这些和其他案例研究中，很明显，非接触式手持激光扫描仪正在成为水电工程师的基本工具。

为了在任何行业节省时间和金钱，这些设备可以帮助开发零件，并确定在传统扫描仪无法使用的空间和位置存在的平衡和其他问题。