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使用 FARO 激光掃描儀開發(fā)曲面殼板精度評(píng)估系統(tǒng)

使用 FARO 激光掃描儀開發(fā)曲面殼板精度評(píng)估系統(tǒng)

 

在有些人看來，渾圓的船舶輪廓和優(yōu)雅的船體類似于女性的體形。這可能就是自古以來使用帶有性別特點(diǎn)的語言將船舶分類為女性化對(duì)象的原因。為船舶打造這種勻稱外觀的正是用大塊的厚鋼板制成的“ 曲面殼板”，這些曲面殼板利用復(fù)雜的三維曲線覆蓋了從船頭到船尾的整個(gè)船體。建造船舶時(shí)需要使用數(shù)百塊殼板，但其中只有兩塊殼板是一模一樣的，這兩塊殼板被用于船體的兩側(cè)。檢驗(yàn)鋼板曲度的方法有很多，比較和評(píng)估曲面殼板的一個(gè)傳統(tǒng)方法是使用木制彎曲模板。

由日本船級(jí)社提供支持的聯(lián)合研究

根據(jù)由日本船級(jí)社提供支持的一項(xiàng)聯(lián)合研究計(jì)劃，東京大學(xué)、住友重機(jī)械海洋工程株式會(huì)社與日本船級(jí)社一起共同開發(fā)了一種評(píng)估曲面殼板的新方法。這種新方法使用三維激光掃描儀，極大地改進(jìn)了過去使用木制模板的方法，能夠提高用戶的評(píng)估精度和速度。我們根據(jù)對(duì)日本神奈川縣橫須賀市的 SHIME 公司的一次采訪并且基于該公司所參與的使用 FARO 的 Focus3D 激光掃描儀的此項(xiàng)研究編寫了此案例。

使用 FARO 激光掃描儀開發(fā)曲面殼板精度評(píng)估系統(tǒng)
曲面殼板

木制模板評(píng)估所面臨的挑戰(zhàn)

很長(zhǎng)一段時(shí)間以來，使用傳統(tǒng)木制模板方法進(jìn)行評(píng)估的精確度一直是人們所關(guān)心的問題。這種評(píng)估方法非常棘手，主要是因?yàn)榍鏆ぐ迨怯晒そ呈止ゅ憠汉痛慊鸲�，而這些工匠所擁有的技能水平可能不盡相同。這在較大程度上依賴于工匠個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)（例如：視覺判斷和加工方案的設(shè)計(jì)），這會(huì)導(dǎo)致最終產(chǎn)品的質(zhì)量參差不齊。

使用 FARO 激光掃描儀開發(fā)曲面殼板精度評(píng)估系統(tǒng)
利用傳統(tǒng)的木制彎曲模板來評(píng)估曲面殼板

另外，舊方法只能評(píng)估木制模板所適合的殼板部件。被木制模板‘ 漏檢’ 的殼板誤差只能在后期的裝配過程中才能被發(fā)現(xiàn)。由于每塊殼板自身的復(fù)雜程度不同，日后進(jìn)行的返工可能要耗費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間。

此外，這些木制模板需要進(jìn)行定制，無法適用于所有的船舶。這意味著需要使用數(shù)量較大的不同模板，這會(huì)增加材料成本并耗費(fèi)大量時(shí)間。使用舊方法還需要貯存和保養(yǎng)這些模板，從長(zhǎng)期來看，這會(huì)增加額外的費(fèi)用。由于面臨這些困難，該團(tuán)隊(duì)著手利用激光掃描儀開發(fā)一種更加客觀和精確的評(píng)估系統(tǒng)。新方法的工作流程涉及將設(shè)計(jì)圖的 CAD 數(shù)據(jù)與 Focus3D所獲取的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，并通過大型點(diǎn)云處理平臺(tái)Pupulpit ( 由 UNICUS 公司提供) 準(zhǔn)備和反饋所收集的數(shù)據(jù)。除此之外，該團(tuán)隊(duì)還生成了彩圖來分析待檢殼板的精確度，解決了與激光掃描儀部署有關(guān)的問題，并且評(píng)審了研究期間測(cè)量數(shù)據(jù)的使用率。

利用這種新方法，SHIME 公司設(shè)法提高了其曲面殼板的評(píng)估效率和評(píng)估精度。SHIME 公司施工管理分公司生產(chǎn)部– 生產(chǎn)控制小組的 AkiyoshiSugawara 解釋道，“ 以前，我們不得不在較大程度上依賴于技術(shù)人員的專業(yè)- 知識(shí)和主觀感知來獲得適合最終裝配的正確形狀。然而，利用這種新方法，我們相信更多的員工都能制造出始終如一的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，即便他們所擁有的經(jīng)驗(yàn)較少�！�

使用 FARO 激光掃描儀開發(fā)曲面殼板精度評(píng)估系統(tǒng)
利用FARO 的 Focus3D激光掃描儀測(cè)量曲面殼板

新方法提供了實(shí)實(shí)在在的收益

使用激光掃描儀來評(píng)估曲面殼板的新方法獲得了一致好評(píng)，越來越多的公司選用了此項(xiàng)技術(shù)。

由于采用這種新系統(tǒng)，糾正誤差所需的時(shí)間被大大縮短，證明激光掃描儀對(duì)于評(píng)估過程非常有效。Sugawara 告訴我們稱，“ 借助 Focus3D 的幫助，我們只需根據(jù)殼板的尺寸縮小掃描范圍并修改分辨率，就能立即掃描曲面殼板。彩色掃描圖像提供了極大的便利，因?yàn)槟軌蜃屛覀冚p松地找出需要增大曲度的點(diǎn)。我們希望利用這項(xiàng)新技術(shù)發(fā)掘更大的潛力。”

SHIME 期待著有一天不使用木制彎曲模板就能制造曲面殼板。

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