風力發(fā)電機葉片三維檢測不能沒有的兩個神器

風力發(fā)電機葉片的結構尺寸直接影響風能的轉化效率，結構上細微的偏差都可能使葉片發(fā)生共振，減低葉片使用壽命。因此葉片三維重建對研究有限元動力分析和數(shù)值模擬有著至關重要的作用。

問答時間

Q:風力發(fā)電機的葉片制造很復雜嗎？

A:當然！風機葉片是風力發(fā)電機的關鍵部件之一，目前國內風機葉片制造主要是在國外產品基礎上進行二次開發(fā)，由此可見不是隨隨便便就能生產的。需要根據(jù)空氣動力學設計葉片模型、對葉片逆向造型、數(shù)值模擬葉片翼型流場，對葉片毛坯件進行三維檢測，修正偏差等等都是風機葉片研發(fā)制造過程中的核心環(huán)節(jié)。

Q:那這些過程是否需要用到手持式三維掃描儀？

A:沒錯。事實上很多產品的研發(fā)、設計、生產的過程都離不開三維建模。風機葉片由于尺寸結構要求非常嚴格，因此在生產制造過程中的質量控制尤為重要。

Q: 這次對風機葉片3D掃描的難點在哪？

A: 風機葉片體積較大，而精度要求很高，因此難點在于如何快速獲取葉片的三維數(shù)據(jù)的同時又能保證高精度。

風機葉片是風力發(fā)電機轉化風能的最主要部件，其良好的尺寸設計是保證葉片穩(wěn)定高效運行的重要參數(shù)之一。因此，葉片的形狀特征與其精度的設計有著非常嚴格的要求，現(xiàn)客戶制造出一批風力葉片的毛坯件，體積大小約為6m×1m×0.4m。客戶需要獲取毛坯件的形狀參數(shù)，通過與標準件的比對來分析其誤差大小，進而對其尺寸進行修正。之前傳統(tǒng)的測量方法檢測難度大，且耗費時間長，存在的人為誤差很大，因此正在尋找一種既高效又精確的三維檢測方式。

解決方案

大型風機葉片的尺寸屬于中大型物件，為了提升掃描速率和效率，思看技術采用7束交叉（共計15束激光）的HSCAN771對其進行掃描；在精度方面，葉片由于長達6m，尺寸在3D掃描過程中誤差會不斷累計，體積越大，累計誤差也越大。以風機葉片為例，6米長的葉片單獨使用HSCAN771的總誤差理論上可達0.38mm（由于誤差±0.02mm±0.06mm/m，因此實際誤差低于0.38mm）

由于考慮到葉片的精度要求很高，所以思看技術人員配合MSCAN全局攝影測量，誤差下降到0.17mm，精度可提升67%，大大減少體積誤差。HSCAN結合MSCAN測量的方式隨著被測物體體積越大，優(yōu)勢越明顯。

三維掃描流程

step1.貼反光標記點、編碼點，擺放標尺，其中標尺要注意擺放的位置，與整體編碼點銜接在一起。

step2.MSCAN全局攝影測量系統(tǒng)進行標記點采集，計算得出標記點數(shù)據(jù)。

step3.標記點導入SCANVIEWER掃描軟件，用HSCAN手持式掃描儀進行3D掃描；并將數(shù)據(jù)保存成.iges/.stl等多種通用格式。

step4.數(shù)模與掃描數(shù)據(jù)進行擬合對齊，進行三維檢測分析。

step5.根據(jù)檢測數(shù)據(jù)對產品外形進行調整優(yōu)化。

三維掃描工作時間

貼標記點用時8分鐘

三維掃描時間15分鐘

檢測報告5分鐘

共計28分鐘

MSCAN全局攝影測量系統(tǒng)通常被用于大型物體的測量和定位，一方面，它可以搭配HSCAN有效減小三維掃描過程中的累計誤差，另一方面，MSCAN系統(tǒng)可單獨用于中大型（可測量數(shù)十米的物體）工件的三維測量，以檢測產品尺寸、幾何形變等。全局攝影測量與手持式三維掃描儀的配合使用，使中大型物體的三維重建不再成為難題。