การวัดและ CAD
ITER ใช้ PolyWorks® ในการประกอบชิ้นส่วนขนาดมหึมาที่ต้องใช้ความแม่นยำสูงสุด
ITER เป็นหนึ่งในโครงการพลังงานที่มีความมุ่งมั่นอย่างแรงกล้าที่สุดในโลกปัจจุบัน 35 ประเทศกำลังร่วมกันสร้าง Tokamak ขนาดใหญ่ที่สุดในโลกทางตอนใต้ของฝรั่งเศส Tokamak คืออุปกรณ์ฟิวชันแม่เหล็กที่ออกแบบมาเพื่อพิสูจน์ความเป็นไปได้ที่ฟิวชันจะกลายเป็นแหล่งพลังงานขนาดใหญ่ที่ปราศจากคาร์บอน โดยอิงตามหลักการเดียวกันกับพลังงานที่ขับเคลื่อนดวงอาทิตย์และดวงดาว
ความท้าทาย
การประกอบเครื่องปฏิกรณ์อยู่ระหว่างดำเนินการ ส่วนประกอบของ Tokamak ซึ่งสรรหามาจากโรงงานหลายร้อยแห่งจากทั่วทั้งสามทวีป จะถูกนำมาประกอบกันในไซต์งานของโครงการนานาชาตินี้ องค์กร ITER รับผิดชอบการผสานรวมและการประกอบองค์ประกอบต่างๆ ที่สมาชิกในโครงการทั้งเจ็ดรายจัดส่งไปยังไซต์งาน แต่การประกอบองค์ประกอบเหล่านี้ไม่ใช่แค่การนำชิ้นส่วนที่เชื่อมต่อกัน มาประกอบเข้าด้วยกันเท่านั้นเนื่องจากส่วนประกอบมีจำนวนมากและ ซับซ้อน อีกทั้งเกณฑ์ในเรื่องของความคลาดเคลื่อนนั้นมีความเข้มงวดมาก โดยมีหน่วยเป็นมิลลิเมตรเท่านั้น
โซลูชัน
ต้องมีการวิเคราะห์ตามองค์ประกอบดิจิทัลเพื่อให้ส่วนประกอบเข้ากันได้อย่างสมบูรณ์ การรวบรวมข้อมูลโดยผู้เชี่ยวชาญด้านการวัดเป็นขั้นตอนเบื้องต้นที่สำคัญ วัตถุประสงค์ก็คือเพื่อให้ข้อมูลที่แม่นยำแก่ผู้เชี่ยวชาญด้านวิศวกรรมย้อนกลับ หลังจากทำการวัดแต่ละชิ้นส่วนเพื่อยืนยันความถูกต้องตามข้อกำหนด โดยจะมีการใชซอฟต์แวร์ PolyWorks ในทั้งสองช่วงนี้ทั้งการวัดและการทำวิศวกรรมย้อนกลับ
การสแกนโดยรวมของ Cryostat ด้วยการทำแผนที่ค่าเบี่ยงเบนจากชิ้นส่วนที่กำหนด
"ผมใช้ PolyWorks|Inspector™ ในโครงการขนาดใหญ่ก่อนที่จะมาทำงานในโครงการ ITER ครับ ผมต้องการใช้ซอฟต์แวร์นี้ต่อไปเพื่อช่วยให้เราสามารถรับข้อมูล Point Cloud จำนวนมากได้ในซอฟต์แวร์โดยตรง" Lionel Poncet วิศวกรในกลุ่มของ ITER กล่าว "ซอฟต์แวร์อื่นๆ ในตลาดมีความสามารถที่จำกัดในการวิเคราะห์จุดข้อมูลจำนวนมาก เราจึงเลือกใช้ PolyWorks|Inspector แทน เพราะตอบโจทย์ความต้องการความรวดเร็วในการวิเคราะห์ข้อมูลที่มีจุดข้อมูลเป็นจำนวนมาก" Hani Gagueche ช่างเขียนแบบ CAD ที่รับผิดชอบงานวิศวกรรมย้อนกลับ กล่าวเสริม
คุณประโยชน์
การติดตั้งฐาน Cryostat ในหลุมประกอบชิ้นส่วนของ Tokamak ดำเนินการในเดือนพฤษภาคม 2020: ทีม ITER และทีมพันธมิตรใช้เวลาถึงสิบปีในการออกแบบ สร้าง ส่งมอบ ประกอบชิ้นส่วน และเชื่อมฐานของ Cryostat นี้ในตอนท้ายสุด โดยต้องมีการเคลื่อนย้ายและจัดตำแหน่งฐานของ Cryostat ซึ่งมีความสูงประมาณ 6 เมตร เส้นผ่าศูนย์กลาง 30 เมตร และน้ำหนัก 1,250 ตัน ซึ่งการผสานรวมฐานของ Cryostat ยังต้องมีการวัดและการประกอบใหม่แบบ 3 มิติเพื่อปรับแก้เครื่องอีกด้วย
"ในด้านของการวัด เราใช้ PolyWorks|Inspector กับอุปกรณ์การสแกนด้วยเลเซอร์ของเราโดยตรง เมื่อสแกนวัตถุแล้ว เราก็ได้ข้อมุล Point Cloud และโมเดลโพลิกอนที่มีคุณภาพและความแม่นยำสูงมาก" โชคดีที่เรามีเครื่องมือเหล่านี้ในกระบวนการรวบรวมข้อมูล" Lionel Poncet กล่าว "เมื่อได้รับข้อมูลและใช้รายงานที่เรามีซึ่งจะช่วยระบุพื้นที่การประกอบชิ้นส่วนที่มีความสำคัญสูง เราจึงเปิดใช้งานการวิเคราะห์ที่ให้ความสำคัญกับส่วนประกอบในแบบก่อสร้างจริงและส่วนประกอบที่อยู่ในบริเวณโดยรอบที่เราทราบขนาดอยู่แล้ว เพื่อให้แน่ใจว่าทุกอย่างทำงานร่วมกันได้เป็นอย่างดี สำหรับฐานของ Cryostat เราตระหนักได้อย่างรวดเร็วว่ามีพื้นที่ที่มีความสำคัญสูงมากอยู่ ซึ่งระบุได้โดยการใช้ PolyWorks|Inspector และต้องใช้เครื่องมือในการย้ายส่วนประกอบนี้ไปในระยะมิลลิเมตรที่ใกล้ที่สุดท่ามกลางระยะโดยรอบสามสิบเซนติเมตรโดยประมาณ มีเครื่องมือหลายอย่างที่พัฒนาขึ้นในบริษัท PolyWorks|Inspector ช่วยให้เราสามารถเลือกสิ่งที่เหมาะสมที่สุดได้" Hani Gagueche กล่าวเสริม Lionel Poncet อธิบายเพิ่มเติมว่า ในกรณีนี้ PolyWorks ทำให้สามารถกำหนดลำดับการติดตั้งได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุดซึ่งใช้เวลาไม่ถึง 12 ชั่วโมง
การติดตั้งฐาน Cryostat ไม่ใช่เรื่องง่าย และก็ยังมีความท้าทายที่ซับซ้อนมากกว่านั้นรอให้ผู้เชี่ยวชาญด้านการวัดและวิศวกรรมย้อนกลับเข้าไปจัดการ แม้ว่าส่วนประกอบที่กำลังเดินทางมาจะมีขนาดเล็กลง แต่พื้นที่ในขณะนี้แทบจะไม่มีที่ว่างและเกณฑ์ค่าความคลาดเคลื่อนที่ยอมรับได้ก็น้อยลงไปอีก อีกทั้งวันครบกำหนดในการปฏิบัติงานก็ใกล้เข้ามาทุกทีด้วย!
การกำหนดตำแหน่งของ Cryostat ก่อนหย่อนลงไปในหลุม Tokamak เพื่อทำการประกอบชิ้นส่วนขั้นสุดท้าย
การปฏิบัติงานที่ซับซ้อน
"สำหรับฤดูร้อนนี้ จะมีการติดตั้งส่วนแรกของห้องสูญญากาศของ Tokamak ในเครื่องมือที่ประกอบมาล่วงหน้า ซึ่งเป็นงานที่มีความซับซ้อน" โดยจะต้องมีการประกอบแม่เหล็ก แผ่นกันความร้อน และส่วนที่เป็นห้องสูญญากาศ ที่มีระยะห่างเพียง 20 มิลลิเมตรในจุดที่สำคัญที่สุด ซึ่งในการเตรียมการผสานรวมเซ็นเซอร์นั้น เราจะต้องปรับตำแหน่งองค์ประกอบที่เกี่ยวข้องซึ่งกันและกันโดยใช้การเรนเดอร์ของ PolyWorks"
"แหวนอัดแรงจะได้รับการสแกนอย่างทั่วถึงเช่นเดียวกัน" Lionel Poncet กล่าว มีการสร้างโมเดลสำหรับการใช้งานร่วมซอฟต์แวร์ CAD เพื่อตอบโจทย์การประกอบแพ็คเกจชิ้นส่วนในอนาคต ขดลวดปรับแก้ก็ได้รับการสแกนโดยใช้ Polyworks ด้วยเช่นกัน ในโมเดลที่ได้รับมา ตัวเว้นระยะต้องออกแบบให้ตรงกับหน้าสัมผัสในอนาคต นอกจากนี้เรายังจำเป็นต้องอธิบายลักษณะและวัดจำนวนท่อ เพื่อป้องกันไม่ให้มีการกระทบกับส่วนประกอบในอนาคตที่จะมาถึงด้วย ยิ่งไปกว่านั้น สิ่งนี้ยังช่วยให้เราทราบหน้าสัมผัสสำหรับการปฏิบัติงานเชื่อมและตัดในอนาคตอีกด้วย"
การประกอบชิ้นส่วนฐานของ Cryostat ในหลุม Tokamak
การทำแผนที่สีใน PolyWorks|Inspector เพื่อไฮไลต์การกระทบกันที่อาจเกิดขึ้นได้ในระหว่างการวางตำแหน่งขั้นสุดท้ายภายในหลุม Tokamak
นอกเหนือจากทีมภายในบริษัทแล้ว ผู้รับเหมายังใช้ PolyWorks ในการรับข้อมูล Point Cloud เช่นกัน "PolyWorks|Inspector เป็นโมดูลอเนกประสงค์สำหรับการวัดที่อนุญาตให้เชื่อมต่อใช้งานอุปกรณ์ได้หลายเครื่อง โดยมีทั้งแพ็คเกจมาตรฐานและพรีเมียมให้เลือก ซึ่งจะอนุญาตให้มีโพสต์โพรเซสสำหรับ Point Cloud ที่หนาแน่น พร้อมโอกาสที่จะได้รับข้อมูลบ่งชี้ "คุณภาพ" แบบเรียลไทม์เกี่ยวกับการรวบรวมข้อมูล นอกเหนือจากคุณสมบัติการวัดแล้ว ซอฟต์แวร์ยังช่วยให้สามารถทำสิ่งอื่นๆ ได้ด้วย เช่น รับแผนที่ระยะห่าง" Thibaut Hehlen ผู้จัดการฝ่ายขายของ PolyWorks Europa ซึ่งเป็นบริษัทย่อยของ InnovMetric ผู้เผยแพร่ซอฟต์แวร์ PolyWorks "การใช้ซอฟต์แวร์อย่าง PolyWorks ก็เหมือนกับการทำนาฬิกาด้วยรถบรรทุกนั่นเอง" Hani Gaueche ระบุ หากต้องการข้อมูลการสร้างใหม่แบบ 3 มิติสำหรับการใช้งานที่มีความสำคัญ ผู้เชี่ยวชาญด้านวิศวกรรมย้อนกลับจะใช้โซลูชันการสร้างโมเดลและวิศวกรรมย้อนกลับ PolyWorks|Modeler™ "โมดูลนี้จะช่วยให้เราสามารถสร้างพื้นผิวได้อีกครั้งจากการเมช (Meshing) ที่แม่นยำสูง และสามารถจัดหาไฟล์ CAD ที่ทุกคนเข้าถึงได้ แม้ว่าผู้ใช้จะไม่มี PolyWorks หรือคอมพิวเตอร์ที่มีประสิทธิภาพก็ตาม ดังนั้นผู้ใช้ CATIA ซึ่งมีเป็นจำนวนมากในโครงการ ITER จึงสามารถเข้าถึงไฟล์ที่เราสร้างขึ้นได้" Hani Gagueche กล่าว
อัลกอริทีมการคำนวณพื้นที่อัตโนมัติแบบใหม่ใน PolyWorks|Modeler จะได้รับการทดสอบโดยทีม ITER เร็วๆ นี้ โดยอัลกอริทึมนี้จะช่วยประหยัดเวลาในการสร้างใหม่ได้เป็นอย่างมาก!
