石油裝備的三維測量檢測

在石油裝備制造業(yè)中，大型設備的制造精度和質量控制至關重要，直接關系到石油開采、運輸和加工過程的安全與效率。傳統(tǒng)的檢測手段不易滿足對于大尺寸復雜結構的高精度檢測需求，往往容易造成測量精度難以保障、測量重復性較差、以及效率相對較低的情況，影響正常施工或作業(yè)進度。

Radian激光跟蹤儀的應用

激光跟蹤儀，作為大尺寸精密三維測量的代表性儀器，已經廣泛應用于全球各高端制造產業(yè)的研發(fā)、設計、生產、質檢等各個環(huán)節(jié)。在針對石油裝備三維檢測領域，其可充分滿足在該領域中對于大型裝備各孔、槽或部件位置度的檢測確認、同軸度的檢測分析與調整指導、平面度的快速檢測評估為代表的各項形位公差的（GD&T）檢測分析。

Radian系列激光跟蹤儀，是API品牌的代表性產品。其性能強大，對于大尺寸精密測量有著非常多的優(yōu)勢，具有微米級別（μm，1/1000mm）的測量精度、超過160m的測量范圍、以及1000Hz（1000點/秒）的數據采集速率；其中Pro型號還集成有可溯源的IFM干涉激光、Plus和Core型號可實現完全無線測量操作，由此可在多種測量環(huán)境與要求下，滿足石油裝備的高精度三維檢測。

圖1：Radian系列激光跟蹤儀

本應用案例背景及測量需求

本項目背景為南美某石油企業(yè)，需要對其設施部件進行校準和調平。由于長時間的使用，設施各部件出現偏移，該設施使用皮帶輪驅動的電機，需要進行精準的三維檢測，確定中心點擊平行度，以確保皮帶輪之間的平行度以及電機軸的對中效果。從而避免由于部件位置偏差造成的整套系統(tǒng)的運行不穩(wěn)定、振動、加速磨損、以及后續(xù)的時間成本及經濟損失。該項檢測的精度要求在0.1mm。

圖2：本案例中待檢測的石油裝備

測量實施

測量工程師首先將Radian激光跟蹤儀布設于待測石油機械設施的周邊位置，隨即開機開始測量。操作者手持內置棱鏡的高精度SMR靶球，Radian激光跟蹤儀射出激光至靶球中心并鎖定跟蹤。操作者隨即在待測部位使用靶球進行觸碰，激光跟蹤儀即會以1000Hz的采數速率進行三維數據的實時采集，并將數據傳輸至筆記本電腦端的測量軟件用于后續(xù)分析。

數據分析

在測量軟件中，數據以點和點云的形式存在。選取相應點組，構建相應的線、面、體等，即可使用軟件中的各分析功能實現諸如距離、垂直度、平行度、平面度、圓度、球心、等等各項的分析，也可以導入數模，將實測數據與理論數模進行比對分析誤差，達到三維檢測的目的。隨后可根據設置的格式自動出具相應的報告。

圖3：本案例測量現場

其它測量亮點

基于Radian系列激光跟蹤儀強大的動態(tài)測量性能，可使用“調裝”功能，對部件進行實施調整落位指導。操作者將靶球吸附固定在工件上，通過實時的跟蹤測量，該固定點的三維坐標可實時顯示在屏幕中，并根據設置，提示操作者偏差方向以及偏差量，并指導實時調整工件位置，直至調整到合適的位置。

此外，除使用高精度靶球實施測量外，API還根據各行業(yè)測量應用場景需求，開發(fā)了一系列的功能拓展附件，可配合Radian激光跟蹤儀實現隱藏點測量、深孔測量、掃描測量、軌跡測量、6自由度（6DoF）測量等等功能。

圖4：Radian激光跟蹤儀功能拓展附件

總結

API品牌的Radian系列激光跟蹤儀，以精度高、集成便攜、操作便捷、功能豐富等優(yōu)勢特點，充分滿足了石油裝備三維檢測的各項需求，為石油裝備生產制造、檢驗檢測、使用檢修領域的各環(huán)節(jié)提供了卓越的三維測量檢測方案。

圖5：API公司總部大樓

關于API

API品牌由Kam Lau博士在1987年創(chuàng)立于美國馬里蘭州的羅克韋爾，是激光跟蹤儀的發(fā)明者，同時持有多項全球領先測量科技的專利，是精密測量科技領域的引領者；API自成立以來，始終致力于機械制造領域精密測量儀器和高性能傳感器的研發(fā)和生產，產品已廣泛應用于世界各國的先進制造領域，并在坐標測量和機床性能測試的高精度標準方面處于領先地位。  

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（API公司）

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