تصنيع مبتكر للتكنولوجيا المتطورة: دراسة حالة لمكونات نظام المسح بالليزر ثلاثي الأبعاد

كيف تمكنت الآلات الحاسوبية الحاسوبية الدقيقة من إنتاج نماذج أولية سريعة لمجموعة دورانية حاسمة لنظام المسح بالليزر ثلاثي الأبعاد RS100-RTK أنظمة رسم الخرائط المحمولة

لمحة عامة عن المشروع

حول العميل والمنتج

نظام المسح بالليزر ثلاثي الأبعاد هذا على المستوى المهني والصناعي هو رائد في أنظمة المسح بالليزر ثلاثي الأبعاد المتنقلة ، باستخدام تقنية تحديد الموقع والتخطيط في وقت واحد (SLAM).نظام RS100-RTK يمثل منتجهم الرئيسي، يجمع بين SLAM مع تحديد المواقع التفاضلي RTK للحصول على دقة على مستوى سم في كل من بيئات GNSS المرفوضة والبيئات الخارجية.

تركز دراسة الحالة هذه على غطاء رأس الفحص بالليزر الدوار، وهو المكون الأساسي الذي يتيح:

• 650،000 نقطة/ثانية اكتساب البيانات
• نطاق القياس 120 متر
• 360 درجة × 285 درجة مجال رؤية واسع للغاية
• قدرات تصحيح RTK المتكاملة

يتطلب الإسكان تصنيع دقة للحفاظ على دقة نسبية تبلغ 1 سم مع ضمان التشغيل المستقر عبر المنصات المتنقلة والحقائب الظهر والطائرات بدون طيار والمركبات.

اختيار طريقة التصنيع الصحيحة

وبالنسبة لهذا المكون الدوري الحاسم، تم تقييم العديد من أساليب التصنيع:

• الصب الاستثماري: غير قادر على تحقيق الدقة المطلوبة لميزات المحاذاة البصرية
• التصنيع الإضافي (الطباعة ثلاثية الأبعاد للمعادن): عدم كفاية جودة السطح واستقرار الأبعاد
• 5- محور CNC التحويل / طحن: تم اختياره للدقة التي لا مثيل لها، وتحسين التناظر الدورانية والقدرة على الحفاظ على ± 0.01mm التسامحات

لماذا كان تحويل / طحن CNC من 5 محاور مثالياً:

• التصنيع المتكامل بدون إعادة التثبيت مع ضمان تركيزية < 0.005mm
• دمج الموازنة الديناميكية: تم تحقيق مستوى G0.4 من الموازنة على الآلة (تجاوز المعيار الصناعي)
• إدارة الحرارة: إزالة المواد المثلى توفر خصائص إزالة الحرارة المثالية
• مادة الطيران المتوافقة: 7075-الألومنيوم توفر القوة مع تقليل كتلة الدوران

التحديات الرئيسية والحلول في تصنيع رؤوس المسح

1التوازن الدواري عالي الدقة

التحدي: دوران خالٍ من الاهتزازات عند 5-20 دورة في الدقيقة لجمع السحب النقطية بدقة

الحل:

• الموازنة الديناميكية المتكاملة: الموازنة على الجهاز أثناء عمليات التصنيع النهائية
• تحسين الكتلة غير المتماثلة: إزالة المواد الاستراتيجية لتحقيق توازن دوران مثالي

2دقة التواء البصري

التحدي: الحفاظ على دقة مسار انبعاث / استقبال الليزر طوال دوران 360 درجة

الحل:

• البناء الأحادي: تصميم قطعة واحدة يلغي أخطاء التجميع
• معالجة السطح المرجعي: جميع أسطح التثبيت البصرية التي يتم معالجةها في نفس الإعداد

3التوافق بين المنصات

التحدي: ضمان أداء متسق عبر حقيبة الظهر والطائرات بدون طيار وتركيب المركبات

الحل:

• واجهة التثبيت الموحدة: تصميم الجهاز الدقيق متوافق مع جميع محولات المنصة
• خصائص تخفيف الاهتزازات: هندسة هيكلية محسنة تقلل من الاهتزازات الهارمونية

4حماية البيئة

التحدي: إغلاق معادل IP67 مع الحفاظ على وظائف الدوران

الحل:

• خروقات الختم المتكاملة: خروقات معالجة بدقة للختم الثلاثي الشفاه
• تحسين السطح: تحسين الصقيع الصلب مما يوفر مقاومة للتآكل وارتداء سطح

التحقق من الجودة والاختبار

خضع النموذج الأولي للتحقق من صحة الدقة بما يتماشى مع متطلبات GoSLAM الميدانية:

التحقق المترولوجي:

• تفتيش CMM: جميع الخصائص الحرجة ضمن نطاق ±0.01mm
• محاذاة بصرية: انحراف مسار الليزر <0.005 درجة خلال الدوران الكامل

اختبار الأداء الديناميكي:

• ميزان الدوران: تم تحقيق مستوى G0.4 (المعيار الصناعي: G2.5)
• تحليل الاهتزازات: تحريك <5μm عند الدورانات التشغيلية في الدقيقة الواحدة

اختبار البيئة:

• الدورة الحرارية (-30 درجة مئوية إلى +70 درجة مئوية): لا يوجد تشوه أو تدهور في الأداء
• اختبار IP67: لا يوجد دخول بعد 30 دقيقة من الغوص

التحقق من صحة الحقل:

• الاندماج الناجح مع نظام RS100-RTK
• الحفاظ على دقة نسبية 1 سم في الاختبارات التشغيلية

تعليقات العملاء والتطبيقات المستقبلية

النموذج الأولي تجاوز المتطلبات التقنية للعميل:

25٪ تخفيض في كتلة الدوران مقارنة بالتصميم السابق

تحسين بنسبة 40% في كفاءة تبديد الحرارة

التكامل المثالي مع أنظمة RS100-RTK الحالية

العميل بدأ:

تصميم أدوات الإنتاج لإنتاج الدفعات الصغيرة (50-100 وحدة)

تكييف التصميم للجيل التالي من أجهزة المسح التلفزيونية من سلسلة T

شراكة طويلة الأجل لتطوير المكونات المستمرة