Summary
This case study describes how a coal producer used portable 3D laser scanner to capture the geometry of a coal shuttle car for reverse engineering as there is no design drawing available. The company aimed to replace worn-out vehicles and manufacturing new machines for more mining operations. The engineer scanned the top and bottom of the chassis using a handheld scanner KSCAN-Magic e garantiu os resultados altos de precisão com sua fotogrametria. O processo de varredura resultou em um modelo 3D de alta qualidade do carro de transporte de carvão.
Reverse Engineer for Producing New Equipment
Um carro de transporte de carvão é um veículo que carrega carvão da mineração para o sistema de transportadores em minas subterrâneas. Os carros de transporte de carvão estão sujeitos a desgaste por causa das condições grosseiras e cargas pesadas. Portanto, eles requerem manutenção ou substituição frequente.
Uma das dificuldades de manter ou substituir esses veículos é que eles têm formas complicadas e tamanhos grandes difíceis de medir com os métodos tradicionais. Além disso, os desenhos originais do design podem estar faltando. Portanto, existe uma demanda por um método rápido e preciso para capturar a forma dos carros de transporte de carvão existentes.
3D Scanning Solution Facilitates Manufacturing
O cliente, neste caso, é um dos principais produtores de carvão que produz dezenas de milhões de toneladas de carvão a cada ano, com a ajuda de vários milhares de funcionários.
O fabricante original da Coal Shuttle Cars não está mais no negócio. A empresa exige pelo menos 8 novos veículos por ano. Alguns para a substituição de carros antigos desgastados e outros para novas operações de mineração. A empresa planeja fabricar novos carros de transporte para suas operações de mineração em 2023. O chassi do carro de transporte nesse caso é de cerca de 8 m x 3 m x 1 m e pesa 23 toneladas.
High-Precision Scanning with KSCAN-Magic
A empresa decidiu usar a tecnologia de varredura 3D para capturar a geometria do carro de transporte de carvão. Ao projetar vigas a laser nas superfícies do carro, eles podem capturar uma quantidade enorme de pontos de dados por segundo e criar uma representação digital da peça.
O engenheiro usou um scanner de laser 3D portátil KScan - mágica que pode digitalizar objetos de vários tamanhos e formas. O scanner possui uma fotogrametria construída que pode ajudar a garantir a alta precisão da medição de peças de grande escala.
The KSCAN-Magic series of 3D laser scanners é o primeiro a combinar dois tipos de lasers em um dispositivo: infravermelho e azul.
It has five standard working modes for different scanning needs:
- Large-area scanning (infrared laser)
- Fast scanning (blue laser crosses)
- Fine scanning (blue parallel laser)
- Deep-hole scanning (a single blue laser)
- Built-in photogrammetry system
Ele também possui dois conjuntos de câmeras industriais de alta resolução para varredura em 3D detalhada.
Workflow of 3D Scanning to 3D Model
Take portable 3D scanner to the site: Graças ao tamanho compacto do scanner 3D industrial KScan - Magic, o engenheiro carregava esse equipamento facilmente para o local onde estava localizado o carro de transporte de carvão.
Apply coded and non-coded markers: O engenheiro aplicou pequenos marcadores codificados e não codificados na superfície do carro de transporte de carvão. Esses marcadores ajudam o scanner a posicionar a peça e alinhar várias varreduras.
Take photos for photogrammetry: O engenheiro tirou várias fotos do carro de transporte de carvão de diferentes ângulos usando o Kscan - Magic's Built - na fotogrametria. Essas fotos foram usadas para criar uma geometria geral do carro de transporte de carvão.
Create marker file for entire chassis: O engenheiro coletou e exportou as coordenadas de todos os marcadores no carro de transporte de carvão. Este arquivo foi usado como referência para alinhar as varreduras posteriormente.
Scanning the bottom of the chassis: O engenheiro digitalizou o fundo do chassi movendo o scanner 3D de alta precisão em torno do objeto. O scanner capturou pontos de dados em tempo real e os exibiu na tela do laptop. O engenheiro examinou diferentes seções do chassi até que todas as áreas fossem cobertas.
Flip chassis and scan the top: O engenheiro virou o chassi e digitalizou a parte superior usando o mesmo método.
Re-align top scan to bottom scan: O engenheiro usou o software de varredura para alinhar a varredura superior à varredura inferior usando o arquivo de ponto do marcador como referência. O software mesclou os dois laser digitalizados em um modelo 3D.
Resultados precisos de varredura para fabricação e engenharia 3D
O modelo 3D representou com precisão a complexa geometria e detalhes finos do carro de transporte de carvão, atendendo aos requisitos de precisão. O engenheiro exportou a malha de alta resolução, que é compatível com a maioria dos softwares CAD. Dessa forma, o cliente pode fabricar novos carros de transporte de carvão para atender às necessidades de novas operações. Além disso, a varredura 3D também oferece oportunidades para modificar, analisar ou redesenhar o carro de transporte de carvão quando necessário.
Benefits of 3D scanning
Este estudo de caso demonstrou como uma empresa usou a digitalização 3D para capturar a geometria de um carro de transporte de carvão sem desenho de design original para fabricar novos veículos para mineração.
The 3D scanning technology offers several benefits, such as:
- Economizando tempo e recursos em comparação com os métodos de medição convencionais
- Capturing complex shapes and dimensions accurately
- Facilitar modificação, análise ou redesenho do objeto usando o software CAD
The 3D scanning technology is a powerful tool para capturar a geometria de vários objetos para diferentes aplicações. Pode ajudar os engenheiros, designers e pesquisadores a resolver problemas e criar soluções com mais eficiência.
