挑戰(zhàn)：為兩臺(tái)巨型水力發(fā)電引水管記錄尺寸數(shù)據(jù)，并用兩臺(tái)全新渦輪機(jī)完成老舊發(fā)電廠的改造工作,，順利趕上緊張的工期,。若引水管尺寸存在絲毫偏差，那么承包商就會(huì)因?yàn)闆]有達(dá)到項(xiàng)目規(guī)范而面臨嚴(yán)厲處罰,，更嚴(yán)重的是,，誤差設(shè)計(jì)還可能導(dǎo)致悲劇的發(fā)生。
解決方案：Artec Eva, Artec Studio, SOLIDWORKS
效果：借助Artec Eva,，每根引水管都在5小時(shí)內(nèi)被完整捕獲,，項(xiàng)目工期綽綽有余。隨后,，利用掃描數(shù)據(jù)創(chuàng)建毫米級(jí)精度的CAD模型,，能直接發(fā)送給渦輪機(jī)制造商，用于新渦輪機(jī)的設(shè)計(jì)與制造,。
在法國(guó)汝拉山脈深處,，工程師Damien Delmont拿著Artec Eva三維掃描儀站在長(zhǎng)長(zhǎng)的混凝土引水管內(nèi),，盯著黑暗中頭頂四米開外一臺(tái)一動(dòng)不動(dòng)的渦輪機(jī)，兩個(gè)舊閥門擋住了另一邊幾百升涌動(dòng)的水流,。是時(shí)候開工了,。
在接下來的幾個(gè)小時(shí)里，Delmont和他的項(xiàng)目伙伴Guillaume Demarche借助腳手架,，爬到了渦輪機(jī)下方結(jié)構(gòu)的上半部分,，精準(zhǔn)采集了巨型引水管的每一部位。
團(tuán)隊(duì)必須爭(zhēng)分奪秒,。渦輪機(jī)關(guān)閉的每一小時(shí),，都會(huì)造成發(fā)電廠的收入損失，發(fā)電廠滿負(fù)荷工作時(shí),，發(fā)電量超過10兆瓦,，足以為5000個(gè)家庭供電。
他們還面臨著另一項(xiàng)壓力：發(fā)電廠目前處于緊急狀態(tài),，因?yàn)楹铀灰呀?jīng)上升至洪水等級(jí),，人員急需疏散。
87年后的改造
在近一個(gè)世紀(jì)前的1934年,，這臺(tái)水電設(shè)施由一位德國(guó)工程師建造,，迄今為止，始終處于運(yùn)行狀態(tài),。當(dāng)時(shí),，在打算更換第一臺(tái)（共四臺(tái)）混流式水輪機(jī)時(shí)，負(fù)責(zé)該項(xiàng)目的承包商就發(fā)現(xiàn),，這項(xiàng)任務(wù)異常復(fù)雜,。
監(jiān)測(cè)水力發(fā)電站旁的水位
為了能讓渦輪機(jī)制造商設(shè)計(jì)出性能優(yōu)化的設(shè)備,，他們必須先知道這條形狀不規(guī)則的巨型引水管的精確尺寸,。這條引水管就像排氣管一樣，把流經(jīng)渦輪機(jī)的水排入下面的河流中,。
如果采用的測(cè)量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確,，那么渦輪機(jī)就無(wú)法產(chǎn)生指*的電量，無(wú)法滿足發(fā)電廠的性能標(biāo)準(zhǔn),。
糟糕的是,，數(shù)據(jù)不精準(zhǔn)還會(huì)造成功率損失、氣蝕,，甚至還可能導(dǎo)致渦輪機(jī)振動(dòng)頻率過高,，再次重演2009年薩揚(yáng)-舒申斯克（Sayano-Shushenskaya）水電站的悲劇。
精準(zhǔn)記錄需求凸顯
引水管的原始藍(lán)圖還在,，但這份藍(lán)圖已有90年之久,，引水管的尺寸在時(shí)間的沖刷下,，尺寸一定有所變化，所以不能作為一份可靠的工程記錄圖來使用,。
不合規(guī)范的數(shù)據(jù)不僅會(huì)直接造成設(shè)備損傷,，還會(huì)讓渦輪機(jī)制造商和項(xiàng)目承包商面臨罰款、名譽(yù)受損等嚴(yán)重后果,。
承包商發(fā)現(xiàn),，傳統(tǒng)測(cè)量方式無(wú)法在項(xiàng)目工期內(nèi)精準(zhǔn)采集管道數(shù)據(jù)，于是找到了3DLM的Damien Delmont,，他是工程與三維掃描工業(yè)應(yīng)用方面的專家,，擅長(zhǎng)改造、檢驗(yàn),、為老舊結(jié)構(gòu)和部件完成逆向工程,。
Delmont解釋道：“如果引水管的幾何形狀比較簡(jiǎn)單，就能輕松通過傳統(tǒng)工具完成,。但遺憾的是,，水管形狀很復(fù)雜。所以,，如果要制作毫米級(jí)精度的CAD模型,，我們只能選擇三維掃描的方式。”
尋覓合適的三維掃描儀
幾年前,，Delmont創(chuàng)辦工程公司的時(shí)候,，他就希望找到一款能嚴(yán)格滿足自己需求的三維掃描儀。
找到埃太科金牌授權(quán)經(jīng)銷商Boreal 3D,，見到Demarche后,，他很快了解到了Artec Eva，這是一款亞毫米級(jí)的手持式專業(yè)三維掃描儀,，得到全球工程師與專家們的青睞,。
Artec Eva
Delmont補(bǔ)充道：“本項(xiàng)目工期緊,，但有了Eva,，短短幾個(gè)小時(shí)，就完整捕獲了12米（39.3英尺）長(zhǎng)的引水管,，精度很高,，CAD模型可用于分析和CFD（計(jì)算流體力學(xué)）模擬，制造全新渦輪機(jī),。”
“不論出于什么原因,，如果我們沒能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)交付，那么項(xiàng)目中的每個(gè)人都會(huì)受到影響，也會(huì)影響我們參與未來項(xiàng)目的幾率,。”
超大水管,，掃描有條不紊
隨著工期逐步逼近，考慮到項(xiàng)目著實(shí)復(fù)雜,，規(guī)模巨大,，Delmont請(qǐng)來Guillaume Demarche協(xié)助。精心策劃后,，他們來到水電站設(shè)施處,，迅速展開行動(dòng)。
為了能在處理階段的Artec Studio軟件中迅速對(duì)齊數(shù)據(jù),，他們?cè)谝鼙趦?nèi)涂上了噴漆,，劃分了10個(gè)獨(dú)立部分，分別掃描,。
通過區(qū)域劃分,，他們可以在發(fā)生緊急情況時(shí)，迅速離開引水管,。掃描期間,，緊急情況隨時(shí)可能發(fā)生。在他們身后,，圍堰頂部的水只差10厘米就要溢出了,。
安全工程師在大壩頂部站崗，全程監(jiān)測(cè)水位,。如果天氣情況惡化,，即時(shí)是在上游幾公里處，也可能導(dǎo)致水位上升到危險(xiǎn)位置,。在這種情況下,，團(tuán)隊(duì)帶上所有設(shè)備，從引水管中逃離,，只有不到一分鐘的時(shí)間,。
昏暗水管，掃描不誤
上方閥門后的水以每分鐘十升的速度涌入引水管內(nèi),，不斷提醒他們風(fēng)險(xiǎn)就在身邊,。和住宅區(qū)的閥門,、水龍頭不同,，這些老式閥門在設(shè)計(jì)時(shí)就允許少量水滲出。為避免設(shè)備進(jìn)水,，團(tuán)隊(duì)臨時(shí)拼湊出一張木桌,，用來放置電腦和設(shè)備。
但是這些水沒有妨礙到掃描工作，完*沒有,。“即便引水管內(nèi)已經(jīng)有了2厘米的積水,，Eva依然完成掃描任務(wù)，” Delmont說道,。
他補(bǔ)充道：“我聽說三維掃描儀哪怕遇到一點(diǎn)點(diǎn)水也會(huì)很麻煩,，但Eva卻沒出現(xiàn)任何問題。為保險(xiǎn)起見,，我用激光遙測(cè)法檢查了這些區(qū)域,，發(fā)現(xiàn)Eva的結(jié)果的確很精準(zhǔn)。”
每個(gè)區(qū)域的掃描時(shí)間大約為半小時(shí),，而整個(gè)水管,，從頭到尾，總共掃描了約5小時(shí),。
Delmont表示：“事實(shí)證明,，Eva是應(yīng)對(duì)這類項(xiàng)目的理想掃描儀，可以不用標(biāo)記點(diǎn),，完成精準(zhǔn)采集,。畢竟，這種潮濕環(huán)境對(duì)電子設(shè)備不利,，而且昏暗的水管內(nèi)也沒有電源插座,。”
創(chuàng)建CAD模型，用于改造與檢測(cè)
掃描時(shí),，Delmont發(fā)現(xiàn)引水管內(nèi)壁有一層5-10毫米的礦物層,，這是幾十年來，大量水流過水管后的沉積物,。
這種沉積物會(huì)影響水管的流動(dòng)特性,，需要在3D模型中準(zhǔn)確地體現(xiàn)出來，否則之后的CFD模擬無(wú)法如實(shí)反映水的實(shí)際流速,。
掃描結(jié)束回到辦公室,，就得處理掃描來制作CAD模型了。Demarche表示,，“其實(shí)在Artec Studio里,，都沒什么處理工作要做，就和之前計(jì)劃的一樣,。”
他補(bǔ)充道：“我進(jìn)行了一點(diǎn)清理工作,，隨后把十塊區(qū)域?qū)R，制作成一個(gè)包含整個(gè)水管全部表面的3D模型,。”
Artec Studio掃描至CAD工具,，效果好
下一步,，Delmont利用Artec Studio的掃描至CAD功能，將CAD基礎(chǔ)圖元擬合至引水管3D模型,。隨后,，他將這些形狀以STP格式導(dǎo)出至SOLIDWORKS，并作為參考完成了后續(xù)的草圖,、繪制,、CAD模型擠壓等工序。
Delmont強(qiáng)調(diào)了掃描至CAD功能的重要性,，他說道：“如果工作流程中某個(gè)階段耗費(fèi)太多時(shí)間,，那么勢(shì)必會(huì)降低效率，增加成本,，影響我們的競(jìng)爭(zhēng)力和贏得新項(xiàng)目的幾率,。”
“掃描完成后，可以在Artec Studio中直接創(chuàng)建CAD基礎(chǔ)圖元,，這樣的操作能幫我們大幅縮短工作流程,，同時(shí)還不會(huì)犧牲項(xiàng)目質(zhì)量。”
一次搞定
Delmont補(bǔ)充道：“有了Eva,，我們就能采集物體的所有尺寸,，甚至這樣一個(gè)形態(tài)不規(guī)則的巨型引水管也沒問題，可以一次搞定,。也就是說,，我們無(wú)需二次掃描，不用再讓發(fā)電廠停工,。”
“因?yàn)槿绻阍趻呙杼幚黼A段,，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)表面缺失，那么再回到發(fā)電廠,，停下渦輪機(jī),，對(duì)客戶來說，將損失一筆不小的收入,。幸運(yùn)的是,，我們不一樣——我們掃描完的那一刻，對(duì)自己的數(shù)據(jù)胸有成竹,，精準(zhǔn)度始終在線,。”
Delmont 早在交付日期前完成了CAD模型，發(fā)送給客戶后,，他們?cè)俎D(zhuǎn)交給渦輪機(jī)制造商,。該模型符合所有規(guī)范要求，制造商立刻展開了CFD模擬等各項(xiàng)分析,。
數(shù)周后,，團(tuán)隊(duì)回到發(fā)電廠，掃描了第二根引水管,，根據(jù)同樣的工作流程完成了第二份CAD模型,。
精準(zhǔn)CAD模型，完成的不止改造
兩條引水管的CAD模型都已制作完畢,。借助三維掃描檢驗(yàn)水管時(shí)（如在Artec Studio中使用軟件表面距離映射工具）,，可作為參考模型使用。CAD模型和掃描間的任何差異都可以在熱圖中通過不同色彩顯示出來,，方便讀取,。
如今，光在法國(guó),，就有幾十座需要改造的老舊水電站,，全球范圍內(nèi)，甚至還有幾百上千座,。
這類項(xiàng)目究竟需要何種專業(yè)工程技術(shù),，Delmont認(rèn)為：“其實(shí)要思考的首要問題是，到底需要多高的精度,？如果都是比較簡(jiǎn)單的物體,，就可以用較低的精度。”
Delmont繼續(xù)解釋道：“如果掃描小型部件的關(guān)鍵部位,，許多公司會(huì)接受較低的精準(zhǔn)度,，但也有公司要求整個(gè)部件都達(dá)到低公差，哪怕是一些對(duì)精度沒要求的地方也一樣如此,。”
“但這樣操作并不完*,，會(huì)導(dǎo)致工期延長(zhǎng)，浪費(fèi)資源,，增加成本,，效果還更糟，” Delmont說道,。
接手沒有初始文件的高難度項(xiàng)目
“改造巨型物體,，例如引水管，挑戰(zhàn)就是如何取得理想的精度效果,，這類物體各個(gè)部分的復(fù)雜程度不同,。同時(shí)，還得根據(jù)每個(gè)部分來調(diào)整改造方式,。”
Delmont說道：“在Artec Eva經(jīng)手的每個(gè)項(xiàng)目中,，它都出色地完成任務(wù)，彌補(bǔ)了沒有原始圖紙或文件的缺陷,，這類改造項(xiàng)目占據(jù)了我們項(xiàng)目總量的70%,。”
他補(bǔ)充道：“有了Eva,，我可以精準(zhǔn)采集測(cè)量數(shù)據(jù)，制作CAD模型,，從幾厘米到幾米長(zhǎng),，都沒問題。我認(rèn)為這是Eva的優(yōu)勢(shì)之一,，適用范圍非常廣泛,。對(duì)改造、檢驗(yàn),、維護(hù)等多項(xiàng)工作而言,，制成的CAD模型都能發(fā)揮關(guān)鍵作用。”
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