泵設計中使用三維激光掃描

三維激光掃描是一種相對較新的技術，可以產生真實物體的三維虛擬記錄。
這個概念很簡單，類似于警用雷達，但需要現代計算機的能力來瞬時收集和處理大量的離散數據。
激光掃描的基本操作涉及將光束投射到物體上。
該技術提供的競爭優(yōu)勢是全面的虛擬比較，使公司能夠以100％的可靠性快速從世界任何地方采購產品。
 

考慮從低成本地區(qū)（LCR）采購典型離心泵的幾何復雜鑄件的傳統(tǒng)工藝要求。
首先，將二維圖紙發(fā)送給鑄造廠以進行鑄造模式創(chuàng)建。
圖紙被解釋，圖案制作者使用模板和傳統(tǒng)工具手工雕刻圖案工具。
生產和加工多個鑄件以達到高質量的樣品目的。

樣品部件運回工廠，每個特定的圖紙尺寸都是手工測量并記錄的。
由于水力性能是主要的市場交付條件，因此可以構建完整的泵并對性能進行測試。
這個過程是手工勞動密集型的，傳統(tǒng)上需要許多個月才能成功完成。
零件幾何體的不一致可以進一步延長過程的時間軸。

在21 日世紀，所需部分的3-d模型可以立即通過互聯(lián)網在世界任何地方發(fā)送到任何供應商進行生產。
液壓部件（殼體，葉輪等）的鑄造模型由CNC機器從三維模型創(chuàng)建，以最大限度地保證零件幾何形狀和精度。
一旦泵制造商采購并接收這些鑄件，就用三維激光掃描零件，然后使用功能強大的計算機軟件進行評估。

如果零件在最小公差范圍內，則不需要進一步的液壓測試，并且可以在沒有廣泛的性能測試的情況下被接受用于生產。
相反，如果由于生產變化而導致部分不合格問題出現，則可避免水力性能測試的成本和項目延誤。
不合格品的三維色彩圖不需要進一步延遲就發(fā)送給供應商進行糾正。
當感興趣的泵部件是在國內生產的泵部件時，激光掃描在該過程中承擔更大，更重要的角色。

在這種情況下，任何新的工具都必須與傳統(tǒng)工具相同，以確保不同供應商之間的液壓性能得以保持。
在這種情況下，該過程的第一步是掃描傳統(tǒng)零件的鑄造工具。
然后將掃描數據與建議的三維模型進行比較，以消除多個模式工具之間的差異。
這一過程已經并將繼續(xù)成功地用于各種采購項目，以消除多重資質測試和工具修改的風險。

閥門制造商使用這種實際閥門鑄件的三維掃描來驗證他們的三維模型，以確?？缍鄠€供應商的產品一致性。

 

許多已經采用掃描的公司將其與基于CAD的工程系統(tǒng)結合使用。由于這兩種技術都屬于虛擬三維空間，因此這種使用是自然而然的。
典型應用可以分為三大類：

§ 逆向工程：需要CAD模型，但不存在圖紙或記錄。例如，美國的Bobsled團隊使用掃描來創(chuàng)建驅動程序的CAD模型，以運行基于計算機的風阻力模擬。

§ 反向建模：逆向工程的另一個表弟，反向建模允許CAD模型與實際零件進行檢查，以確保建模的準確性。

§ 計算機驗證：可以將任何零件與其CAD模型進行比較，以確保符合規(guī)范。

 

激光掃描可以以其他獨特的方式用于改進完全脫離基于CAD的工程系統(tǒng)的工藝和產品。
與典型的應用程序不同，這些方法僅依賴于掃描數據文件的分析。在下面的例子中，
我們將看到一家公司如何以及為什么使用“無CAD”分析來改進流程和產品。

改善鑄造工藝

在一個小型泵葉輪的鑄造過程中創(chuàng)建一個砂芯的核心箱從一個外部模型工廠采購，以取代舊的工具。
作為生產資格認證過程的一部分，發(fā)現砂芯不能從芯盒中取出，導致工具無用。由于芯盒尺寸較小，
傳統(tǒng)的測量技術無法確定反轉稿件是罪魁禍首。該部分被送到質量保證部門進行掃描和分析，但沒有CAD模型的部分。

另外，激光掃描對于組織來說是如此新穎，沒有CAD模型的數據分析方法尚不存在。
字面上必須發(fā)明一種新的測量方法。通過大量的試驗（主要是錯誤），
一個簡單的技術就是基于這樣的基本概念開發(fā)的，即核心制造過程可以被虛擬地模擬。

為了模擬這個過程，核心盒的兩個相同的掃描被導入到強大的計算機軟件中; 一個掃描代表核心盒，另一個代表沙芯本身。
掃描被分開，代表砂芯離開核心盒。計算兩次掃描之間的尺寸差異并將其顯示為三維彩色圖。
反向草案是一個負面的差異（藍色）。這種學習經驗說明了能夠看到復雜的過程和測量實際部件的復雜屬性，而不是依靠理想的CAD部件。
在過去的幾年中，僅使用掃描數據的過程已經發(fā)展和擴展，以探索更為復雜和多變的過程改進機會。

 改進的葉輪平衡分析

最近一個旨在改善葉輪平衡的項目導致了一種揭示造成葉輪不平衡的特征的方法的發(fā)展。
該方法背后的基本概念依賴于一個簡單的想法，即平衡葉輪應該從一側到另一側具有相同的形狀和形式。
通過在整個部分進行比較，很容易看出是否由于鑄造或加工問題的變化造成的不平衡。
在掃描技術之前，不能區(qū)分這兩個屬性。
通用方法也被擴展到直接比較鑄件與其鑄造模式，這突出了改善鑄造過程的各種機會并進一步減少葉輪不平衡。

比較零件的對稱性

在最近的一個項目中，掃描能夠輕松測試出典型的泵部件的復雜部件的對稱性，以提高雙吸殼體的質量。
掃描可疑的鑄造圖案并測試其對稱性。掃描數據以電子方式“鏡像”，然后通過比較圖案的“左手側”和“右手側”來測試對稱性。
一個透露的圖像顯示，圖案的每一側在形狀上與對側接近，但是各個部分的位置不正確。

 這幾個例子說明了如何定期利用3D掃描技術，通過提供復雜產品和工藝的視覺變化，不斷提高質量。