使用 FARO 激光扫描仪开发曲面壳板精度评估系统

在有些人看来,浑圆的船舶轮廓和优雅的船体类似于女性的体形。这可能就是自古以来使用带有性别特点的语言将船舶分类为女性化对象的原因。为船舶打造这种匀称外观的正是用大块的厚钢板制成的“ 曲面壳板”,这些曲面壳板利用复杂的三维曲线覆盖了从船头到船尾的整个船体。建造船舶时需要使用数百块壳板,但其中只有两块壳板是一模一样的,这两块壳板被用于船体的两侧。检验钢板曲度的方法有很多,比较和评估曲面壳板的一个传统方法是使用木制弯曲模板。

由日本船级社提供支持的联合研究

根据由日本船级社提供支持的一项联合研究计划,东京大学、住友重机械海洋工程株式会社与日本船级社一起共同开发了一种评估曲面壳板的新方法。这种新方法使用三维激光扫描仪,极大地改进了过去使用木制模板的方法,能够提高用户的评估精度和速度。我们根据对日本神奈川县横须贺市的 SHIME 公司的一次采访并且基于该公司所参与的使用 FARO 的 Focus3D 激光扫描仪的此项研究编写了此案例。

曲面壳板

木制模板评估所面临的挑战

很长一段时间以来,使用传统木制模板方法进行评估的精确度一直是人们所关心的问题。这种评估方法非常棘手,主要是因为曲面壳板是由工匠手工锻压和淬火而成,而这些工匠所拥有的技能水平可能不尽相同。这在较大程度上依赖于工匠个人的经验(例如:视觉判断和加工方案的设计),这会导致最终产品的质量参差不齐。

利用传统的木制弯曲模板来评估曲面壳板

另外,旧方法只能评估木制模板所适合的壳板部件。被木制模板‘ 漏检’ 的壳板误差只能在后期的装配过程中才能被发现。由于每块壳板自身的复杂程度不同,日后进行的返工可能要耗费很长时间。

此外,这些木制模板需要进行定制,无法适用于所有的船舶。这意味着需要使用数量较大的不同模板,这会增加材料成本并耗费大量时间。使用旧方法还需要贮存和保养这些模板,从长期来看,这会增加额外的费用。由于面临这些困难,该团队着手利用激光扫描仪开发一种更加客观和精确的评估系统。新方法的工作流程涉及将设计图的 CAD 数据与 Focus3D所获取的测量数据进行比较,并通过大型点云处理平台Pupulpit ( 由 UNICUS 公司提供) 准备和反馈所收集的数据。除此之外,该团队还生成了彩图来分析待检壳板的精确度,解决了与激光扫描仪部署有关的问题,并且评审了研究期间测量数据的使用率。

利用这种新方法,SHIME 公司设法提高了其曲面壳板的评估效率和评估精度。SHIME 公司施工管理分公司生产部– 生产控制小组的 AkiyoshiSugawara 解释道,“ 以前,我们不得不在较大程度上依赖于技术人员的专业- 知识和主观感知来获得适合最终装配的正确形状。然而,利用这种新方法,我们相信更多的员工都能制造出始终如一的优质产品,即便他们所拥有的经验较少。”

利用FARO 的 Focus3D激光扫描仪测量曲面壳板

新方法提供了实实在在的收益

使用激光扫描仪来评估曲面壳板的新方法获得了一致好评,越来越多的公司选用了此项技术。

由于采用这种新系统,纠正误差所需的时间被大大缩短,证明激光扫描仪对于评估过程非常有效。Sugawara 告诉我们称,“ 借助 Focus3D 的帮助,我们只需根据壳板的尺寸缩小扫描范围并修改分辨率,就能立即扫描曲面壳板。彩色扫描图像提供了极大的便利,因为能够让我们轻松地找出需要增大曲度的点。我们希望利用这项新技术发掘更大的潜力。”

SHIME 期待着有一天不使用木制弯曲模板就能制造曲面壳板。

联合研究单位:

东京大学

住友重机械海洋工程株式会社

日本船级社

采访对象:

住友重机械海洋工程株式会社

关于FARO

FARO 是一家全球性科技公司,主要从事计算机辅助测量设备和软件的开发和销售。FARO 便携式测量设备可在生产和质量监控过程中进行高精度的三维测量,以及零部件和复合构造的比对。公司设备广泛应用于检测、成像、逆向工程、生产规划、库存和竣工文件、现场勘测以及事故现场或犯罪现场的调查和重建。

在FARO 的支持下,法如的客户无需担忧其三维测量和文件归档的需求。作为便携式计算机辅助测量的先驱和市场领导者,FARO 持续不断地应用最前沿的科学技术,使其处于行业领先地位的产品更精确、可靠且便于使用。并致力于通过FARO 测量设备简化客户工作,使客户能够大幅减少现场测量时间并降低总成本。

法如已在全球安装了超过30,000 台设备,拥有超过15,000 个客户。公司全球总部位于佛罗里达州玛丽湖,欧洲总部位于德国斯图加特,亚太区总部位于新加坡。FARO 在日本、中国、印度、韩国、泰国、马来西亚、越南、加拿大、墨西哥、英国、法国、西班牙、意大利、波兰以及荷兰均设有分支机构。

更多信息:(暂不可见)/cn

 


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