高空挑战：风力涡轮机叶片实地三维扫描

维护保养风力涡轮机和整个风电场是一项巨大挑战。通常情况下，风力涡轮机的设计寿命为 20 年。在这 20 年中，它们受到各种天气条件和重负荷的影响，但由于现代化数据采集技术产品和先进的数字模型的问世，其使用寿命得到延长，甚至年发电量也得以增加。

为了优化其整个生命周期内的发电量，必须详细了解其运行条件，然后在此基础上进行定期维护保养。这样做的目的是控制磨损，防止产生意外的振动和/或薄弱点，防止涡轮机结构和部件的完整性遭到破坏，同时最大限度地提高发电量。

西班牙公司 Nabla Wind Power 隶属于 Nabla Wind Hub 集团，该集团是一家独立的服务提供商，主要为风电场提供其专属的多技术产品解决方案，旨在延长其寿命、提高性能和优化维护保养措施。

高危工作环境下实现的数字化

2020 年，Nabla Wind Power 受委托延长一台风力涡轮机的转子叶片的长度，以便将现有装置的性能提高 10%。为此，他们必须扫描转子叶片边缘的最后几米，以便随后设计出叶片的延长部分。在第一次尝试中，使用的是地面激光扫描仪来采集数据。但 Nabla 需要大大降低测量的不确定性，因此开始寻找其他解决方案，并最终找到 Creaform 形创的服务部门为其提供支持。

专业技术人员将目标点贴在叶片上

经过反复研判，最适合这项任务的三维扫描仪是计量级便携式蓝光三维扫描仪 HandySCAN 3D|BLACK 系列。凭借其动态参考功能，它可以在恶劣的条件下精确地采集数据。振动不会影响结果，测量的不确定性远远小于一毫米。由于该任务必须直接在风力涡轮机本体上实施，Creaform 形创应用工程师培训了两名来自 Asaken 公司的专业技术人员，帮助他们了解如何使用 HandySCAN 3D。 然后，技术人员爬到 130 米高的风力涡轮机顶部后离开叶毂，并下降到离地面 65 米的位置悬空作业

他们首先要做的是在一个转子叶片尾端的 7 米部分贴上目标点。这些目标点作为 HandySCAN 3D 的参考点使用，然后开始扫描。其中一名专业技术人员负责使用笔记本电脑，而另一名工作人员则负责操作三维扫描仪。同时，Creaform 形创的应用工程师通过 Teamviewer 在地面实时查看扫描情况。在这个高度，风力条件总是一个问题，有几次，由于风力太大他们不得不停止工作。此外，风力涡轮机本身的一些技术问题也干扰了扫描过程：例如，转子卡住使他们无法进入垂直位置。克服种种困难，他们终于成功完成了扫描。

他们使用的采集软件是三维测量软件平台 VXelements 中的扫描到 CAD 软件模块 VXmodel。然后，生成的 .stl 文件转移到 CATIA 中进行逆向工程。

三维测量软件平台 VXelements 中转子叶片的扫描
在 VXelements 中用网格显示扫描结果

CATIA 中经过逆向工程的转子叶片的 CAD 数据

Nabla 公司的运营主管 Eder Murga 对结果非常满意：“无论是 Creaform 形创还是 Asaken 公司，他们提供的服务都非常专业。尽管条件恶劣，并且我们的工作也因强风而多次遭到中断，但参与到其中的每个人都以最大的灵活性克服了恶劣条件，最终，我们成功地获得了理想的结果。像计量级便携式蓝光三维扫描仪 HandySCAN 3D 这样的手持式自我参照测量系统是目前我们能从市场上找到的唯一一款能够在这种恶劣的环境下完成测量的工具。”