合模不準，浪費嚴重？看思看科技三維掃描技術(shù)如何治療風(fēng)電葉片的“芯”病

在風(fēng)能領(lǐng)域，風(fēng)電葉片是實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)化的核心部件，其制造精度直接決定了整機的發(fā)電效率與使用壽命。然而，葉片長度長達百米，在制造過程中，其內(nèi)部一個名為“合模芯材”的關(guān)鍵材料，長期困擾著制造企業(yè)。

如何快速、精準地獲取葉片背風(fēng)面邊緣的真實三維數(shù)據(jù)，實現(xiàn)合模芯材的“一次做對”？三維掃描測量技術(shù)的出現(xiàn)與加持，成為助力提升葉片制造效率與質(zhì)量的關(guān)鍵因素。

PROJECT BACKGROUND

項目背景

明陽智慧能源集團股份公司（601615.SH）成立于2006年，專注新能源高端裝備研發(fā)與制造，業(yè)務(wù)涵蓋風(fēng)、光、儲、氫等清潔能源開發(fā)運營、高端裝備的研發(fā)與制造以及工程技術(shù)服務(wù)領(lǐng)域，是國內(nèi)領(lǐng)先、全球具有重要影響力的智慧能源企業(yè)，在全球海上風(fēng)電領(lǐng)域創(chuàng)新排名第一，2023年全球海上風(fēng)電新增裝機量排名第一。

風(fēng)電葉片是風(fēng)力發(fā)電機捕獲風(fēng)能的核心部件，其性能直接決定整機發(fā)電效率。在葉片結(jié)構(gòu)中，芯材作為關(guān)鍵增強材料，主要用于葉片的蒙皮與腹板之間的夾層構(gòu)造，起到提升結(jié)構(gòu)剛度、防止失穩(wěn)、增強抗載能力的作用。風(fēng)力發(fā)電葉片合模是制造流程中的核心環(huán)節(jié)，直接影響葉片質(zhì)量和生產(chǎn)效率，合模芯材的尺寸精確度直接影響葉片能否嚴絲合縫地閉合。

CUSTOMER DEMAND

客戶需求

風(fēng)電葉片長度通常超過百米，在合模前，需于背風(fēng)面21米至40米區(qū)段填充芯材與玻璃鋼等復(fù)合材料。該填充材料通常以約1米為單位進行分段預(yù)制加工。明陽智慧希望借助三維掃描設(shè)備，精準獲取葉片背風(fēng)面邊緣的實際三維形貌，并將數(shù)據(jù)交付生產(chǎn)商，以便依據(jù)真實輪廓定制加工填充材料，從而提升芯材的配合精度，減少裝配誤差。

風(fēng)電葉片

需要注意的是，葉片內(nèi)部結(jié)構(gòu)隨深入逐漸收窄，掃描作業(yè)空間狹小，且掃描區(qū)域位置較高，作業(yè)現(xiàn)場存在吊裝等設(shè)備，會給掃描檢測帶來一定程度的干擾。

TRADITIonAL MEASUREMENT METHOD

傳統(tǒng)測量方式

 過去，葉片背風(fēng)面邊緣依賴理論圖紙與腳本，同時通過傳統(tǒng)卷尺、卡尺等接觸式測量工具進行測量，因模具差異與工藝波動，導(dǎo)致芯材與模具實際型面存在較大偏差，進而帶來反復(fù)修補、圖紙多次修改、生產(chǎn)周期延長等問題，顯著推高了制造成本。

依賴理論圖紙，脫離實際制造偏差

傳統(tǒng)流程依賴初始STP設(shè)計圖紙進行芯材粗加工。然而，每片葉片在制造中均存在不可控的個體差異與模具調(diào)整，導(dǎo)致理論圖紙與實物型面存在顯著誤差，使初版芯材的匹配度極低。

測量手段落后，無法捕捉復(fù)雜曲面

葉片合模邊緣形態(tài)扁長、曲率變化大。傳統(tǒng)卷尺、卡尺等接觸式測量工具，無法精確獲取三維空間中的連續(xù)輪廓數(shù)據(jù)，致使測量結(jié)果失真，為后續(xù)調(diào)整埋下隱患。

依賴人工修配，成本高企且效率低下

因前序環(huán)節(jié)的累積誤差，芯材到現(xiàn)場后普遍無法直接裝配，必須通過裁切、墊補等手工方式進行二次修型。此舉不僅嚴重拖慢生產(chǎn)節(jié)奏，更造成了大量材料浪費與額外人工成本。

SOLUTION

解決方案

使用設(shè)備：KSCAN-X三維掃描儀

掃描方案：

準備工作

第一步　合模前背風(fēng)面掃描

在葉片合模前，使用手持式三維掃描儀，對背風(fēng)面21米至40米區(qū)段的上下邊緣進行高精度數(shù)據(jù)采集。此步驟旨在完整獲取該區(qū)域外緣曲面的真實三維形態(tài)。

用KSCAN-X掃描葉片背風(fēng)面

第二步   合模后定位數(shù)據(jù)采集

完成合模后，再次進入葉片內(nèi)部，對21米至40米區(qū)段預(yù)先粘貼的定位標記點進行掃描。這些標記點作為統(tǒng)一的坐標基準，為后續(xù)的數(shù)據(jù)對齊提供精確的參照。

第三步   數(shù)據(jù)拼接與三維重構(gòu)

將合模前采集的邊緣曲面數(shù)據(jù)與合模后采集的標記點數(shù)據(jù)導(dǎo)入三維數(shù)字化軟件DefinSight,將兩次掃描的數(shù)據(jù)自動對齊并融合，最終生成一個完整、精確的該區(qū)段整體三維模型，并輸出為可用于指導(dǎo)加工的標準格式文件。

三維數(shù)字化軟件DefinSight

ADVANTAGES OF THE SOLUTION

方案優(yōu)勢①  數(shù)據(jù)精準，賦能研發(fā)與品控

KSCAN-X三維掃描儀能直接、快速地獲取葉片邊緣復(fù)雜曲面的高精度三維數(shù)據(jù)，實現(xiàn)關(guān)鍵尺寸的精準測量。這不僅為研發(fā)設(shè)計與產(chǎn)品迭代提供了可靠的數(shù)字依據(jù)，更形成了可追溯的三維數(shù)字檔案，顯著提升了質(zhì)量管理的標準化與數(shù)字化水平。

掃描結(jié)果

②  制造提效，實現(xiàn)“無縫”裝配

基于真實掃描數(shù)據(jù)加工的芯材，其尺寸與葉片腔內(nèi)的匹配度實現(xiàn)質(zhì)的飛躍。在現(xiàn)場拼裝環(huán)節(jié)，芯材可實現(xiàn)快速、精準就位，基本消除了后期的裁切、墊補等二次修配工序，大幅縮短了合模作業(yè)時間，直接提升生產(chǎn)線的生產(chǎn)率。

葉片合模過程中

③  成本優(yōu)化，杜絕材料與工時浪費

本方案從根源上杜絕了因芯材尺寸不符導(dǎo)致的材料浪費，同時極大減少了高級技工在反復(fù)調(diào)試、手工修型上所耗費的無效工時。通過“一次做對”的精準制造模式，實現(xiàn)了材料成本與人工成本的雙重降低。

PROJECT SUMMARY

項目小結(jié)

本案例使用思看科技三維掃描技術(shù)，為風(fēng)電葉片制造流程帶來了顯著的效率與質(zhì)量提升。

思看科技KSCAN-X三維掃描儀卓越的無線作業(yè)能力，徹底擺脫了線纜在復(fù)雜現(xiàn)場的束縛，有效消除葉片生產(chǎn)車間的安全隱患，讓掃描操作在百米葉片內(nèi)行云流水。而掃描后所輸出的高精度三維模型，不僅成為了指導(dǎo)芯材精準加工、從源頭杜絕材料浪費的可靠依據(jù)，更通過虛擬裝配提前驗證，規(guī)避了因現(xiàn)場不匹配導(dǎo)致的巨大返工與運輸成本，實現(xiàn)制造過程的可控與可預(yù)測。

思看科技通過高精度無線掃描技術(shù)，幫助客戶將葉片合模從依賴理論，轉(zhuǎn)變?yōu)榭深A(yù)測、可控制的標準化流程，為助力實現(xiàn)風(fēng)電制造的數(shù)字化與智能化，奠定了堅實的基石。