Artec Leo + Ray II 强强联合，赋能液压臂远程挖掘改造

作者 Paul Hanaphy

3D扫描仪

挑战：为满足特定项目需求定制大型复杂工业设备，在本次任务中，需加装更长液压臂以延伸机械作业半径。

解决方案：Artec Leo, Artec Ray II, Artec Studio

效果：获得原始机械完整高精度三维模型，数据足以支撑精确测量、逆向工程与结构改造，最终实现规模化远程挖掘作业。

为何选择Artec 3D：Artec Leo精准捕捉微观复杂特征，Artec Ray II全面覆盖宏观场景。二者协同构成高效数字化解决方案，既能快速采集大型物体及整体空间数据，又能在关键部位实现高分辨率特征捕捉。

Artec Leo与Ray II设备进驻客户车间现场。图/ 4C Creative CAD CAM Consultants

在全球各类建筑工地的核心作业区，总能看到几台承担主要重载任务的工程车辆。无论是挖掘机、拖拉机还是起重机，都必须确保安全性、运行效率与工况适配性，而适配性的关键往往取决于具体的施工需求。

通常，人们可以更换安装在机械臂末端的工具，使工业设备具有相当好的适应性。但在某些情况下，由于障碍物、离地间隙或环境危害的需要，则需进行更全面的改造升级。

这正是4C Creative CAD CAM Consultants的专业领域。过去六到七年间，这家Artec大使持续为荷兰的一台挖掘机提供技术服务。在最新改造项目中，团队对一台长达10米的车辆进行了数字化采集，该车辆不仅配备结构精密的驾驶舱和空气过滤系统，其作业吊臂更搭载于配备卡特彼勒履带的可旋转平台上。

Artec Leo实时预览履带的三维扫描图像。图/4C

传统角度来说，要获取如此庞大复杂结构的CAD数据，必须依赖缓慢而精细的手工建模。而引入3D扫描技术后，4C得以直接捕获设备的真实三维形态，为后续测量与分析提供了精确的数据基础。更值得一提的是，通过结合使用Artec Leo和Artec Ray II，团队既无需在扫描规模上妥协，也不必牺牲测量精度，真正实现了效率与准确性的双重突破。

Leo与Ray II：天作之合

凭借内置显示屏、电池和处理器，Leo本身通常足以独立完成大型物体的扫描。在本案例中，Ray II的加入为设备的多功能扫描能力补充了远程数据采集功能。安装在车辆高处的机械臂，Leo难以触及，但对Ray II而言却不成问题。

另一项挑战是底部扫描。这台重达数吨的设备离地仅80厘米，从下方扫描存在安全隐患。将Ray II从三脚架上取下并置于地面，成为完美的解决方案。这样既能全面扫描车辆底盘，又确保了作业过程的安全高效。

Artec Ray II 设备在液压臂旁进行扫描作业。图/4C Creative CAD CAM Consultants

为满足客户需求，4C公司还需对设备楼梯结构进行三维采集。这正是Leo与RayII协同优势的集中体现，公司联合创始人Rappard解释道：

“客户需要延长车辆楼梯，”Rappard说，“技术难点在于楼梯与扶手的三维形态采集，这类结构极易导致扫描轨迹丢失。若仅使用Leo设备，将面临大量扫描数据对齐的挑战。我们最终采用Ray II从侧面进行整体捕捉，再配合Leo对关键部位进行高精度精细扫描。”

一键融合多源数据

在三维扫描领域，软件能力往往决定最终成果。Artec Studio便是典型代表，其搭载的智能融合（Smart Fusion）功能具有独特优势：不仅能整合远、近不同距离的三维扫描点云数据，还能智能调用最高分辨率数据生成极致精度的三维模型。

需要精细控制数据处理流程的专业用户，也可选择手动对齐扫描数据。4C团队通过几何特征对齐扫描结果，并采用软件的尖锐融合算法进行数据合成。Rappard指出，这套方案相比依赖标靶定位的传统作业方式，“在实现同等精度的前提下，大幅提升了作业效率、缩短了工作周期”。

扫描抽取技术在本项目中发挥了关键作用。若采用结构光3D扫描技术完整采集整车数据，将生成约50GB的庞大文件。通过对最终模型进行抽取处理以移除冗余多边形，数据量被压缩至仅300MB，极大便利了第三方软件的修改处理流程。

Artec Studio具备共享完整成型网格模型的能力，这使得文件共享变得直观高效。点云数据放大时可能产生畸变，给测量带来困难。而Ray II生成的点云数据，可直接输出为带有纹理、经过优化处理、可直接使用的OBJ和STL格式文件。基于这些高质量的网格模型，便能便捷地使用CAD基本图元进行垂直度测量。

Rappard表示，Artec Studio内置工具还解锁了包括设计参考特征提取在内的多种应用场景。在本项目中，采集的数据通过改造耐久性模拟测试，成为结构强度分析的关键依据。