弗朗西斯渦輪轉子的 3D 掃描

混流式渦輪機廣泛用于水力發電廠（圖 7）。它們用于中等水壓（落差）和中等水量，并因其在各種操作條件下的高效率而出類拔萃。混流式渦輪機的葉片非常彎曲且配置密集，在制造過程結束時，它們會被手工打磨和拋光，很難進入進水通道。 因此，這些渦輪機的制造既復雜又昂貴，使用傳統的測量方法來測量和檢查葉片的形狀也是非常困難和耗時的。

與佩爾頓水輪機類似，將混流式水輪機的轉子3D數字化也需利用3D掃描和光學拍照式三維測量TRITOP組合進行。在檢測后可以得出由數百萬個數據點組成的3D三角形網格。盡管零件復雜，但ZEISS GOM的 3D 掃描系統區別于傳統既麻煩又耗時的測量方法，高效且有效地掃描到葉片的整個表面，生成準確的3D表示圖（圖 9 和 10）。

有許多過程受益于全 3D 的轉子掃描； “建造與設計”分析、尺寸檢測、為 FEA 和 CFD 分析生成“建造”模型，直接從掃描數據制造重復的替換轉子，為測試目的創建更小或更大的復制品，并創建 CAD 或數字定義用于各種其他應用。 如果需要，轉子可以用減少的點數（圖 11）或平行截面（圖 12）來表示。

檢查 Kaplan 管道渦輪機的幾何形狀

位于德拉瓦河上的杜布拉瓦水力發電廠的兩臺Kaplan管道渦輪機產生了不利于其運行的周期性振動。這些振動在發電機A1中特別明顯，而發電機A2旋轉得更平穩。為了了解并在可能的情況下糾正這種情況，使用3D對兩個輪子的葉片的形狀和位置進行了掃描和評估（圖 13）。 為此，有必要確定與相鄰葉片的準確距離（角位置）、葉片的形狀公差以及葉片相對于渦輪轉子中心線的對齊方式。

使用 3D 掃描和 TRITOP手持式三維激光掃描儀，對兩個轉子在不同位置和旋轉角度的葉片進行了詳細的 3D 掃描。3D 掃描結果（圖 14）允許對葉片形狀進行詳細比較。 圖 15 顯示了轉子 A1 的四個葉片前緣的橫截面。 在輪轂的 A-A 截面中，明顯的偏差尤為明顯。 轉子的旋轉可以掃描同一位置的所有葉片，并確定葉片安裝在軸上的不規則性。

表 1 顯示了發電機 A1 和 A2 的不同葉片角度。 發電機 A1 的葉片 3 和 4 比葉片 1 和 2 更閉合（負角），而發電機 A2 的葉片 2 和 3 比葉片 1 和 4 更閉合。但是，偏差永遠不會大于 0.08°。 很明顯，發電機 A1 的葉片入口角的大偏差幾乎是發電機 A2 的***大偏差的三倍。 盡管渦輪機的流道中的測量條件很困難，但位置測量的精度約為 . 0.1 毫米（0.004 英寸）和角度評估 0.01°。 通過使用傳統測量系統和重復掃描一個葉片進行選擇性比較測量來驗證這些值。