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激光跟踪仪应用案例
LEICA激光跟踪仪不仅满足了汽车、航空航天和精密机械领域的客户关于精密计量的需要,同时,还活跃在设计领域,协助客户解决高精尖工程难题,从而显著加速了客户的创新流程。
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激光跟踪仪在ASG超导体的创新应用 我要咨询>>

项目背景:超导体和磁性线圈
地球上一个微型太阳能够产生惊人的能量。对于太阳的物理现象而言,所有这一切,更多的是通过核聚变的能量产生的合成体。在20世纪30年代,经过一代代学者的反复研究并以极小的规模重现,这正是由于物理学和科技的进步而成为现实的。由欧盟,中国,印度,日本,韩国,俄罗斯,美国的资助,在未来的几年,将在科学技术上证明其实际的可行性,并在法国南部的卡达拉舍建立了一个大型实验反应堆。此项目被称之为ITER(国际热核聚变实验堆),将2020年完成和启用。
作为实现核聚变系统的各种可能解决方案之一,ITER是基于磁约束反应。ASG公司的总部位于La Spezia市(意大利中北部港市),它致力于制造各种尺寸超导体和传统磁体,是一家为ITER提供主要的超导体和磁体的意大利公司。

面临问题:线圈尺寸的巨大和高磁力,都为检测工作带来巨大的挑战和干扰

ASG质量经理Barutti说:“制造一个环形磁体,如ITER应用的那种,需要非常先进和复杂的应用技术。由于巨大的线圈尺寸和高强度磁场要求,它的制作必须使用超导材料才能符合整个系统的效率要求。每一个组件的制造都是唯一的,因为只有当反应堆完成组装并投入服务时才能证明其性能和实际操作。因此,不允许错误发生,线圈的每个阶段检测都有非常严格的质量控制和尺寸检验。而在La Spezia工厂,线圈尺寸的巨大和高磁力,都为检测工作带来巨大的挑战和干扰。每个环节都必须完全地精确,才能避免实验失败和成本产生。”

解决方案:使用Lieca AT901绝对跟踪仪与Lieca T-Scan激光扫描测头来保证高尺寸要求
磁铁的组件包括18个主要的D型线圈(线圈包),它约13米长,8米宽。每一个线圈都是由7个双线圈组成的,称为“双饼”,即夹在一起形成线圈包。电缆的线圈是由一个内部流动着冷却液氨的中央螺旋管构成框架(在温度接近绝对零度下,允许超导电性),铜导体的同心矩阵中嵌入超导细丝,最后是一个金属壳涂层。外部直径约40毫米的电缆用于750米的每个巨大的线圈中。

1. 使用Lieca AT901绝对跟踪仪与T-Scan激光扫描测头来保证线圈折弯阶段测量高尺寸要求
在真空室等严格的验收测试后,经过线圈的电缆拉直,清洗,打磨外涂层表面,再折弯从而形成双匝线圈。线圈在持续的烘烤后会改变形状以实现电缆的超导性,所以严格的形状,和长度检测在这一阶段至关重要的。我们使用Lieca AT901绝对跟踪仪与Lieca T-Scan激光扫描测头来保证这一阶段的高尺寸要求。22匝的双线圈必须满足三维形状误差为毫米量级的公差,扭转的总长度具有百万分之几的公差,这是最复杂的测量尺寸。”

2.使用Lieca AT901绝对跟踪仪配合Leica T-Prob接触测头为装配保驾护航
虽然设计好的热处理程序可以控制线圈变形,但是在进行下一步之前仍然需要检查各线圈的实际形状。同时需要对保持线圈形状的部件安装作非常精确的调整,为后续的装配做准备。这里我们使用第二个Leica AT901绝对跟踪仪配合Leica T-Prob接触传感器来完成测量。指导检测程序允许操作员对原来的相对位置做出必要的修正,以百分之几毫米的精度来检测偏差。”

3.使用Leica AT901绝对跟踪仪将用来校准夹具支撑焊接位置
内部的扁平线圈后续装配阶段包括使用机器人系统将线圈安装到特殊的壳体内、然后将绝缘和密封的特殊盖焊接。第三个Leica AT901绝对跟踪仪将用来校准夹具支撑焊接位置内部的扁平线圈。一旦盖子焊接完成并在真空室的精确尺寸检查和电气检查之后,每一个扁平线圈都是仔细的包裹在一个绝缘涂层中。二次浸渍和最后的测试完成后,最终这个巨大的D形线圈就准备前往最终目的地。

客户说:过去的成功经验指引我们最终选择了海克斯康测量提供的解决方案
Barutti继续说,“我们的生产过程与每个阶段尺寸和形状检测都密切相,几年前,来自海克斯康的Leica测量设备已让我们证明并提高了为LHC制造大型磁铁的工艺,LHC是著名的欧洲核子研究组织粒子加速器,位于日内瓦,是有史以来世界上人类制造的最大机器。所以当我们获得ITER项目时,过去的成功经验指引我们最终选择了海克斯康测量提供的解决方案。
海克斯康不仅为我们提供了设备和软件,还提供了测量程序并专门为我们设计了独特的应用程序。需要指出的是,正是有了这些,我们才能第一次在像磁性测量这种老旧设备上,配备上激光跟踪技术。归功于这些新技术的应用,我们极大的减少加工生产制造线圈的时间,并显著的简化流程,提高数据质量。”

ASG的质量经理Alberto Barutti (左)和总经理Bruno Caserza(右)

参考网站
AGS超导体:http://www.as-g.it/ ASG
ITER项目:https://www.iter.org/
反应堆装置(tokemak):http://www.iter.org/video/159

 
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