Resumen
Este estudio de caso describe cómo un productor de carbón utilizó un escáner láser 3D portátil para capturar la geometría de un carro de transporte de carbón para su ingeniería inversa, ya que no existía ningún dibujo de diseño disponible. La compañía tenía como objetivo reemplazar vehículos desgastados y fabricar nuevas máquinas para más operaciones mineras. El ingeniero escaneó la parte superior e inferior del chasis con un escáner de mano KSCAN-Magic y garantizó resultados de alta precisión con su fotogrametría incorporada. El proceso de escaneo dio como resultado un modelo 3D de alta calidad del carro de transporte de carbón.
Ingeniería inversa para la producción de nuevos equipos
Un carro de transporte de carbón es un vehículo que transporta carbón desde la zona de extracción hasta el sistema de transporte en minas subterráneas. Los carros de transporte de carbón están sujetos a desgaste debido a las duras condiciones y las pesadas cargas. Por lo tanto, requieren un mantenimiento o reemplazo frecuente.
Una de las dificultades de mantenimiento o reemplazo de estos vehículos es que tienen formas complicadas y grandes tamaños que son difíciles de medir con los métodos tradicionales. Además, es posible que no existan dibujos de diseño originales. Por lo tanto, existe una necesidad de un método rápido y preciso para capturar la forma de los carros de transporte de carbón existentes.
La solución de escaneo 3D facilita la fabricación
El cliente en este caso es un productor de carbón líder que produce decenas de millones de toneladas de carbón cada año, con la ayuda de varios miles de empleados.
El fabricante original de los carros de transporte de carbón ya no está en el negocio. La empresa requiere al menos 8 vehículos nuevos al año. Algunos para el reemplazo de carros viejos y desgastados y otros para nuevas operaciones mineras. La empresa tenía previsto fabricar nuevos carro de transporte para sus operaciones mineras en 2023.El chasis del carro de transporte en este caso mide unos 8 m x 3 m x 1 m y pesa 23 toneladas.
Escaneo de alta precisión con KSCAN-Magic
La empresa decidió utilizar la tecnología de escaneo 3D para capturar la geometría del carro de transporte de carbón. Al proyectar rayos láser sobre las superficies del carro de transporte, se pueden capturar una gran cantidad de puntos de datos por segundo y crear una representación digital de la pieza.
El ingeniero utilizó un escáner láser 3D portátil, KSCAN-Magic, que puede escanear objetos de varios tamaños y formas. El escáner tiene fotogrametría incorporada que puede ayudar a garantizar la alta precisión de la medición de piezas de gran escala.
La serie de escáneres láser 3D KSCAN-Magic es la primera en combinar dos tipos de láseres en un solo dispositivo: infrarrojo y azul.
Tiene cinco modos de trabajo estándar para diferentes necesidades de escaneo:
- Escaneo de gran superficie (láser infrarrojo)
- Escaneo rápido (cruces láser azules)
- Escaneo fino (láser paralelo azul)
- Escaneo de perforación profunda (un único láser azul)
- Sistema de fotogrametría incorporado
También cuenta con dos juegos de cámaras industriales de alta resolución para un escaneo 3D detallado.
Flujo de trabajo de escaneo 3D a modelo 3D
Transporte del escáner 3D portátil al sitio: Gracias al tamaño compacto del escáner 3D industrial KSCAN-Magic, el ingeniero llevó este equipo fácilmente al sitio donde se encontraba el carro de transporte de carbón.
Aplicación de marcadores codificados y no codificados: El ingeniero aplicó pequeños marcadores codificados y no codificados sobre la superficie del carro de transporte de carbón. Estos marcadores ayudan al escáner a posicionar la pieza y a alinear varios escaneos juntos.
Captura de fotografías para fotogrametría: El ingeniero tomó varias fotografías del carro de transporte de carbón desde diferentes ángulos utilizando la fotogrametría incorporada de KSCAN-Magic. Estas fotografías se utilizaron para crear una geometría general del carro de transporte de carbón.
Creación de archivo de marcador para el chasis completo: el ingeniero recopiló y exportó las coordenadas de todos los marcadores en el carro de transporte de carbón. Este archivo se utilizó como referencia para alinear los escaneos más adelante.
Escaneo de la parte inferior del chasis: El ingeniero escaneó la parte inferior del chasis moviendo el escáner 3D de alta precisión alrededor del objeto. El escáner capturó puntos de datos en tiempo real y los mostró en la pantalla de la computadora portátil. El ingeniero escaneó diferentes secciones del chasis hasta cubrir todas las zonas.
Volteo del chasis y escaneo de la parte superior: el ingeniero volteó el chasis y escaneó la parte superior con el mismo método.
Alineación del escaneo superior con el escaneo inferior: El ingeniero utilizó el software de escaneo para alinear el escaneo superior con el escaneo inferior utilizando el archivo de puntos de marcador como referencia. El software fusionó los dos escaneos láser en un modelo 3D.
Resultados de escaneo precisos para la fabricación y la ingeniería 3D
El modelo 3D representó con precisión la compleja geometría y los detalles finos del carro de transporte de carbón, cumpliendo con los requisitos de exactitud. El ingeniero exportó la malla de alta resolución, que es compatible con la mayoría del software CAD. De esta manera, el cliente puede fabricar nuevos carros de transporte de carbón para satisfacer las necesidades de las nuevas operaciones. Además, el escaneo 3D también les ofrece la oportunidad de modificar, analizar o rediseñar el carro de transporte de carbón cuando sea necesario.
Beneficios del escaneo 3D
Este estudio de caso demostró cómo una empresa utilizó el escaneo 3D para capturar la geometría de un carro de transporte de carbón sin un dibujo de diseño original para fabricar nuevos vehículos para la minería.
La tecnología de escaneo 3D ofrece varias ventajas, como por ejemplo:
- Ahorro de tiempo y recursos en comparación con los métodos de medición convencionales
- Captura precisa de formas y dimensiones complejas
- Facilitar la modificación, el análisis o el rediseño del objeto mediante software CAD
La tecnología de escaneo 3D es una poderosa herramienta para capturar la geometría de varios objetos para diferentes aplicaciones. Puede ayudar a ingenieros, diseñadores e investigadores a resolver problemas y crear soluciones de manera más eficiente.
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