Trimble X7风力发电机叶片测量解决方案

前言

 

某知名风电设备生产企业需对风力发电叶片模具进行三维测量，检测叶片模具生产是否合格。风力发电叶片是风力发电机中最基础和最关键的部件，叶片的设计直接影响风能的转换效率和其年发电量，良好的设计、可靠的质量和优越的性能是保证机组正常稳定运行的决定因素，所以风力发电叶片模具的质量能否达标就显得尤为重要。

 

目前所面临的问题与挑战有以下三点：

 

1、尺寸误差无法消除

在进行叶片三维测量时，由于被测物体较大，用拍照式三维扫描仪测量时，累计误差会过大，如何消除误差造成的影响，是最大的问题。

 

2、叶片尖端空间狭小无法测绘

叶片形状曲面很多，有些地方光线很难照进去，给扫描增加难度。

 

3、叶片曲率过大无法保证曲率完整

传统的测量方法，所取的数据有限且不能准确地表达风力发电机叶片曲面的三维数据，也不能进行后期的二次设计与质量检测。

 

方案提出：

 

叶片是风力发电机中最基础和最关键的部件，其良好的设计，可靠的质量和优越的性能是保证机组正常稳定运行的关键因素。因此我司采用使用架站式三维扫描仪+标靶球的方案，获取风力发电机叶片三维数据，为后期叶片摸具的研发和设计做数据支撑。

风力发电机叶片

 

方案确定：

 

针对风力发电机叶片面积大，曲面很多的情况，三维工程师提出解决方案中使用：架站式三维扫描仪Trimble X7+标靶球、架站方式三维激光扫描仪（快速获取风力发电机叶片高精度的三维数据）+标靶球（主要作用是点云拼接中的连接点和坐标转换中的控制点）+逆向设计软件Geomagic Studio（将风力发电机叶片点云数据转换为三角网格面数据）+Pro/E、UG等主流设计软件中进行后期处理，进行风力发电机叶片的二次设计。 

工作设备组成：标靶球(145mm) 手簿操作端（T10） 

 

三维机光扫描仪主机（Trimble X7）

 

方案流程与成果展示：

 

1、天拓三维工程师使用架站方式三维激光扫描仪Trimble X7，从不同角度对被测叶片进行扫描，将扫描得到的点云数据导入点云测量软件，RealWorks 软件会自动根据扫描数据中的标靶球位置进行自动拼接得到完整的叶片点云数据，根据三角测量原理计算得出被测叶片的整体框架点。将软件计算风力发电机叶片的框架点导入三维扫描软件Geomagic Control中，将以框架点数据为定位骨架，对扫描数据进行拼接，从而能够有效地消除累计误差，实现最佳的三维测量精度。

现场工作图

 

2、三维扫描仪Trimble X7，对超长的风电叶片进行全面的三维测量，获得风力发电机叶片的三维测量数据。

叶片点数据

 

3、利用逆向设计软件对优质曲面模型进行数模尺寸的偏差分析，然后根据分析结果进行设计调整。

对比色普图

 

4、利用逆向建模软件最后输出得到的CAD与SKP数据，即可用于CNC机床加工、快速成型、外观质量检测等应用。

风力发电机叶片模型数据