科研领域案例 | 形创三维扫描仪赋能建筑业发展：样品件的尺寸测量和缺陷评估

慕尼黑工业大学金属结构系主任几十年来一直在为建筑业界的钢铁和轻金属结构的发展做出贡献。他的团队在桥梁设计、稳定性、施工、复合结构、金属疲劳和玻璃工程等领域有着长久的经验。同时，其它当前事项也在逐一攻克，并确定新的优先级。近年来，火灾和爆炸安全方面的研究工作已经加强，因此，除了通过实验来验证结果外，还需要高度复杂的数据研究。

对测量系统的要求和挑战

鉴于他们使用数据来论证结果的实验方法，主任想要知道样品件（即柱子）的确切尺寸。这些尺寸后来将供检测人员参考。通常，样品件的测量任务是外包出去的。一则这非常昂贵，因此通常只对少数几个样品件进行三维测量。

在寻找三维测量技术产品的过程中，主要是以下特征影响了他们的决策：精度、是否可以在常见的土木工程软件中使用测量数据、是否易用以及扫描和检测时间的长短。在考虑了各种因素之后，他们最终决定选择 Creaform 形创的便携式蓝光三维扫描仪 HandySCAN BLACK 系列。这款便携式的三维扫描仪能从市场上众多设备中脱颖而出，是因为它适用于各种测量任务，其数据与常用的 CAD 软件兼容，得到了知名企业的认可，广泛使用，还兼具有美观和实用的设计。

扫描重型复合柱的几何形状

为了识别高强度复合柱的错位和弯曲，必须对几何缺陷进行扫描。柱子并不总是笔直的。在生产过程中经常会偏离理想形状。这些偏差被称为缺陷，它们对部件的载荷会产生影响，具体取决于这些偏差偏离理想形状有多远。这些缺陷会导致承压部件的载荷能力降低，具体取决于偏差的程度。通过使用三维扫描仪测量，我们可以获取关于部件尺寸的重要信息。

使用 HandySCAN 3D，可以相对容易地扫描长达 4 米的柱子。定位目标点贴在柱子表面，而柱子竖直放置。这样就可以从各个方向快速、方便地测量其外形轮廓，包括弯曲的圆柱体表面和管道末端的横截面轮廓。

三维测量提供了关于部件缺陷的信息。然而，必须使用同等缺陷在一个有限元(FE) 环境中单独创建部件的模型，以反映它的几何缺陷和结构缺陷。这些同等缺陷的校准是根据扫描和测试结果进行的。经过一段时间的调整，他们在 VXinspect 软件中评估了扫描结果。诸如 VXinspect 等尺寸检测软件内置有分析功能，例如，它们可以分析管道的圆柱度。

现在通过测量，可以量化有限元模型上的内部应力和缺陷可能产生的影响，以便工作人员做出修改。这就避免了依靠基准值在事后根据所做的实验对这些变量进行校准。

“Creaform 形创大大地促进了我们在钢结构领域的研究工作，并将我们的研究工作提升到了一个全新的水平，我们越来越发现，它在未来的实验项目中是不可或缺的。由于我们拥有了自己的三维扫描仪，我们现在可以自己测量大量的样品件。这增加了我们的灵活性，并为我们节省了一笔可观的费用，因为我们不再需要承包商了！”慕尼黑工业大学金属结构系主任 Martin Mensinger 教授说。

“创新，永无止境”这一箴言代表着 Creaform 形创的核心价值观，Creaform 形创公司自 2002 年创立之初，到 2022 年成立 20 周年之际，一直秉承创新的理念。时至今日，Creaform 形创仍坚持致力于开发、生产制造和销售具有前沿技术的便携式和自动化三维测量技术产品，为 3D 扫描、逆向工程、质量控制、无损检测、产品开发和数值模拟（FEA/CFD）等应用提供创新解决方案。其产品和工程服务赋能各行各业拓展应用边界，其中包括汽车、航空航天、消费品、重工业、制造业、石油和天然气、发电、研究和教育等领域。

Creaform 形创公司的总部和制造运营地位于魁北克省的莱维斯，在全球拥有 14 所当地办公室和一个由 125 家代理商组成的经销商网络，业务遍及超过 85 个国家。Creaform 形创是 Ametek 公司的一个业务部门，AMETEK Inc. 是一家拥有全球前沿技术的电子仪器和机电设备制造商，年销售额达 60 亿美元。