舊版掃描儀,。將Artec Ray升級(jí)至Ray II,。
挑戰(zhàn)：使用三腳架支撐的遠(yuǎn)距激光掃描儀和一臺(tái)專(zhuān)業(yè)手持式三維掃描儀，完整掃描一臺(tái)空中救援直升機(jī),，從起落橇到螺旋槳葉,，甚至包括其中每一處表面細(xì)節(jié)。隨后,，將掃描結(jié)果轉(zhuǎn)換成面面俱到的3D模型,。
解決方案：Artec Leo, Artec Ray, Artec Studio
效果：所有三維掃描工作都在飛機(jī)庫(kù)中現(xiàn)場(chǎng)完成，兩臺(tái)掃描儀掃描時(shí)間共計(jì)不超過(guò)11小時(shí),。接下來(lái)的幾天里,，這些掃描被制作成栩栩如生的3D模型。處理數(shù)據(jù)可直接用于各類(lèi)航空航天應(yīng)用場(chǎng)景,，包括逆向工程,、質(zhì)量檢驗(yàn)、空氣動(dòng)力學(xué)分析等等。
為何選擇Artec 3D,？Artec Leo的便攜性和屏顯功能,，加上Artec Ray開(kāi)闊的掃描范圍，就能輕松完成整架飛機(jī)的精準(zhǔn)掃描,，并在Artec Studio中處理完成逼真的3D模型,。
只要國(guó)家112緊急呼叫中心有來(lái)電求助，盧森堡航空救援組織（LAR）的麥道MD-902 Explorer直升機(jī)就會(huì)直沖云霄,，10分鐘內(nèi)到達(dá)全國(guó)各地的任何地點(diǎn),。自1996年啟用以來(lái)，這家非營(yíng)利組織的直升機(jī)隊(duì)已執(zhí)行了3萬(wàn)多次飛行任務(wù),。
除了特殊的人道主義任務(wù)外,，LAR的六架MD-902直升機(jī)還經(jīng)常被用于應(yīng)對(duì)緊急情況，并在盧森堡和大區(qū)域的醫(yī)院之間往返護(hù)送重癥監(jiān)護(hù)患者,。
具備多種可能性的先*直升機(jī)
現(xiàn)在,，MD-902還在世界范圍用于各類(lèi)其他場(chǎng)合，包括搜索,、救援,、警務(wù)、軍事,、輕型多用途交通等,。因此，直升機(jī)可以采用不同的配置和設(shè)備,，無(wú)論是內(nèi)部駕駛艙和客艙,，還是外部機(jī)身。
駕駛艙可以配備特殊航電套件,、戰(zhàn)術(shù)顯示器,、儀表盤(pán)。在軍事領(lǐng)域中,，可以在MD-902的門(mén)上裝上特林機(jī)槍?zhuān)瑱C(jī)頭部分下裝上FILR傳感器,，再加上70毫米火箭吊艙。
采用三維掃描技術(shù)捕獲直升機(jī),、固定翼飛機(jī)等大型物體,，并將其用于逆向工程、質(zhì)量檢驗(yàn),、空氣動(dòng)力流動(dòng)模擬（CFD）測(cè)試,，為驗(yàn)證這一想法的可行性，盧森堡航空救援組織和總部同樣位于盧森堡的Artec 3D合作,，掃描麥道MD-902 Explorer,。直升機(jī)由兩臺(tái)掃描設(shè)備完成——Artec Leo和Artec Ray,。
兩臺(tái)3D掃描儀，一天搞定
Artec Leo是一款設(shè)計(jì)特別的3D掃描儀,，配備機(jī)載處理功能、后置觸摸屏,，使用方便,，無(wú)需線纜、電池組,、筆記本電腦,，就能輕松采集大中型物體
Artec Leo
Artec Ray是另一臺(tái)參與項(xiàng)目的掃描儀,，這是一臺(tái)遠(yuǎn)距三維掃描儀,，可置于三腳架上，專(zhuān)用于采集大型物體,。
Ray精度達(dá)亞毫米計(jì)量級(jí)水平,，工作距離2～110米，能捕獲從汽車(chē)到公交車(chē),、大型游艇等任何物體,，更不用說(shuō)完整捕獲交通事故、犯*現(xiàn)場(chǎng)等整個(gè)區(qū)域場(chǎng)景了,。
從頭到尾采集MD-902
在盧森堡航空救援麥道MD-902的掃描案例中,，Artec Ray圍繞直升機(jī)從各個(gè)角度掃描了16份掃描，8份從低處,，8份從高處,，主要用于對(duì)齊。該階段,，整個(gè)掃描過(guò)程不到三小時(shí),。
接著出場(chǎng)的是Leo，大約花了8個(gè)小時(shí),，掃描了34英尺（10.39米）長(zhǎng)的機(jī)身,，共26份重疊的亞毫米級(jí)掃描，同時(shí),，一路捕獲了機(jī)身上的精密細(xì)節(jié),。
用Artec Leo掃描MD-902側(cè)面
為在數(shù)據(jù)處理時(shí)加快對(duì)齊和整體配準(zhǔn)的速度，工作人員用自揮發(fā)的三維掃描噴霧為機(jī)身增加了額外紋理,。
所遇難題,，逐一擊破
首先,，在掃描MD-902底部時(shí)，出現(xiàn)了幾個(gè)困難,。由于沒(méi)有升降機(jī)將直升機(jī)抬起,，工作人員只能爬到機(jī)身下面，在地面由“下”至上掃描,。
Artec Leo掃描MD-902底部機(jī)身
在如此窄小的空間里,，有時(shí)很難手持Leo呈90度角，因?yàn)榫嚯x機(jī)身的掃描范圍十分有限,，有些區(qū)域不過(guò)13英寸（350毫米）,。
另一項(xiàng)挑戰(zhàn)就是掃描直升機(jī)槳葉?？拷鼧~需要用到盧森堡航空救援組織的移動(dòng)升降工作平臺(tái)（MEWP）,。由于槳葉既長(zhǎng)又薄，還是黑色,，沒(méi)有明顯的特征來(lái)輔助跟蹤,，所以必須在不同位置用些遮蔽膠帶。
用Artec Leo采集每處細(xì)節(jié)
而在采集MD-902窗戶時(shí),，很遺憾,，不能使用掃描噴霧。不過(guò),，團(tuán)隊(duì)可以噴涂并掃描附件一架被展示的直升機(jī),，這架飛機(jī)的窗戶外觀和MD-902相似。于是,，這些窗戶的掃描就能調(diào)整后成為MD-902的窗框,，當(dāng)然，需要花上一些工夫,。
掃描完成后,，在接下來(lái)兩周，工作人員在Artec Studio軟件中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,，精修,、對(duì)齊掃描，并最終組合完成了亞毫米級(jí)的3D模型,，可進(jìn)一步用于各種用途,。
掃描至CAD更流暢
手動(dòng)測(cè)量MD-902這樣的大型飛機(jī)，不僅耗費(fèi)大量時(shí)間,，還會(huì)造成操作失誤,，若直接根據(jù)原始圖紙，又可能出現(xiàn)不完整或不準(zhǔn)確的問(wèn)題,。但采用掃描至CAD解決方案,，就能輕松快捷地把直升機(jī)3D模型變成精準(zhǔn)的CAD模型,。Artec Studio軟件提供了一系列工具，讓這流程如絲般流暢,。
無(wú)論是MD-902,、里爾飛機(jī)還是任何或大或小的物體，Leo或Ray完成的三維掃描都能被導(dǎo)出至各類(lèi)CAD系統(tǒng),，作為參照,，輔助繪制草圖或擠出精準(zhǔn)的CAD模型。
在為飛機(jī)設(shè)計(jì)全新內(nèi)部（駕駛艙和/或客艙掃描）或外部配置時(shí),，制作的CAD模型能準(zhǔn)確體現(xiàn)出安裝點(diǎn)、螺栓孔,、鉚釘?shù)奈恢?，以及還有多少空間可以安裝所需部件和設(shè)計(jì)元素。
老舊或絕*部件的逆向工程
對(duì)于擁有幾十年機(jī)隊(duì)和飛行經(jīng)驗(yàn)的組織和公司而言,，總會(huì)出現(xiàn)一些關(guān)鍵部件和組件的需求,，而這些零部件或許交貨周期長(zhǎng)達(dá)數(shù)周甚至數(shù)月，又或者根本沒(méi)法找到來(lái)源,。
在這種情況下,，其實(shí)很多飛機(jī)部件都可以借助CAD解決方案和三維掃描，通過(guò)逆向工程來(lái)解決,，如Artec Leo或Space Spider,。之后，這些部件還能根據(jù)需要,，通過(guò)增材制造,、鑄造、數(shù)控銑削或其他技術(shù)完成生產(chǎn),。
此外,，根據(jù)三維掃描制成的CAD模型還能和有限元分析（FEA）協(xié)同使用，設(shè)計(jì)并生產(chǎn)采購(gòu)不到的優(yōu)化零部件,。
無(wú)論是重裝還是未來(lái)改裝,，三維掃描輔助逆向工程都是經(jīng)過(guò)歷史檢驗(yàn)的可行方案，能滿足大大小小的航空航天需求,。隨著技術(shù)日新月異地發(fā)展,，制造更輕、更堅(jiān)固,、造價(jià)更低的部件越來(lái)越容易,，有朝一日，甚至可以制造整個(gè)機(jī)身和機(jī)翼,。
三維飛機(jī)質(zhì)檢
任何類(lèi)型的飛機(jī),，從輕型飛機(jī)到直升機(jī),，甚至是客運(yùn)航空公司，每年都要執(zhí)飛幾十到幾百次,，而這勢(shì)必會(huì)造成一些機(jī)身外部損傷,。可能是由于嚴(yán)重的冰雹暴風(fēng),、硬著陸,、鳥(niǎo)類(lèi)或其他原因碰撞造成的。
迅速準(zhǔn)確地測(cè)量并量化損傷程度十分關(guān)鍵,，無(wú)論是為了出險(xiǎn),，還是判斷維修的工作量，以盡可能降低停飛時(shí)間,。
像MD-902那樣完成直升機(jī)或其他飛機(jī)的三維掃描后,，就能將三維掃描作為基準(zhǔn)模型，利用Artec Studio中的表面距離映射功能,，進(jìn)行表面質(zhì)量檢驗(yàn),。
任何外部幾何的損傷或變形，甚至是一毫米以內(nèi)的變化,，都能立刻在清晰可辨的熱圖中體現(xiàn)出來(lái),。掃描結(jié)果也能導(dǎo)出至Geomagic Control X中，進(jìn)行更多質(zhì)檢操作,。
掃描助力CFD空氣動(dòng)力學(xué)分析
測(cè)試并理解飛機(jī)的空氣動(dòng)力學(xué)是提高燃油效率,、優(yōu)化飛行性能的第一步。如今,，計(jì)算流體力學(xué)（CFD）測(cè)試越來(lái)越普及,，無(wú)論是航空航天制造商，還是私營(yíng)部門(mén),，都能輕松完成,。
過(guò)去，流程成本高昂,，操作復(fù)雜,，但現(xiàn)在人們可以根據(jù)需要輕松完成。一切的一切只要從直升機(jī)或其他飛機(jī)的精準(zhǔn)3D模型/CAD模型開(kāi)始,，就像上文所介紹的Artec Leo為MD-902制作3D模型一樣,。
這樣，我們就能結(jié)合各種設(shè)計(jì)變量和機(jī)身配置,，在不同大氣條件下,，模擬并研究飛機(jī)的空氣動(dòng)力性能。
對(duì)于航空航天設(shè)計(jì)師而言,，這么做的優(yōu)勢(shì)不言而喻,。帶有新配置的虛擬原型模型可以在短短幾天后就落地,，而不用像過(guò)去一樣等上幾周或數(shù)月。
然后,，在原型飛機(jī)的測(cè)試階段,，根據(jù)飛機(jī)尺寸，可選用Artec Leo或Artec Ray掃描儀進(jìn)行三維檢查,，查找金屬疲勞,、撞擊傷或其他發(fā)生的結(jié)構(gòu)性變化。
結(jié)論
一天的掃描可能需要幾天或更久的時(shí)間來(lái)處理海量數(shù)據(jù),，才能完成3D模型,，但前期這樣一筆時(shí)間和精力上的投資卻可以為飛機(jī)整個(gè)生命周期提供幫助，無(wú)論是單架飛機(jī)還是整個(gè)機(jī)隊(duì),。
在當(dāng)今時(shí)代,，如何以快速便捷、成本更低的方式獲得更好的公差結(jié)果,，是每個(gè)人都關(guān)心的問(wèn)題。在航空航天等許多高標(biāo)準(zhǔn)的領(lǐng)域,，借助專(zhuān)業(yè)三維掃描儀（如Artec Leo和Ray）和軟件完成的三維掃描,，都能幫您順利實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。
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