Artec Eva与Space Spider共同打造升级版直升机,助力救援、拍摄、监视等多场景任务

12/04/2021

Loretta Marie Perera

提到飞机,直升机绝对霸气十足。空气螺旋桨叶片搅动着空气,直升机引擎呼啸而过,这不是在执行搜救行动,就是在进行环境监测、军事、消防或医疗运输。每次见到直升机,就说明有大事发生。

Tech Strake是日本一家飞机定制公司,多亏这类公司,我们才能做得更好。首席执行官Masakazu Hikichi强调了他们工作的重要性:

“我们的主要业务就是飞机定制,”他说道。“这项业务很重要,可以提供有价值的公共服务:定制救援直升机、警务直升机,包括国土地理院进行地形测绘。”

本次任务:为直升机装配向下和对角放置的摄像头,可俯视下方区域,用于救援任务和环境监视等应用场景。

等待扫描的直升机。(Tech Strake供图)

为直升机安装摄像头,听起来很容易,但如果需要安装牢固又好用,就需要一定的细节和定制操作了。

Hikichi解释道:“许多行业都需要这种支架来摄像,而且经常买不到这些支架。为保证安装的安全,降低飞行的危险性,避免支架掉落,这些大型支架必须定制。”

于是埃太科三维扫描仪登场了。

埃太科飞速赶来

Hikichi曾在公司工作了八年,又在自己的公司担任了五年首席执行官,经常使用Artec Eva,已有十多年三维扫描经验的他,立即想到了这项技术。

“这个项目出现时,作为一名资深用户,我很清楚,三维扫描可以制作出非常精准的3D模型,”他说道。

他与日本埃太科大使级经销商DataDesign Co., Ltd.展开合作,制定了三维扫描方案。公司位于名古屋,这里是许多汽车制造商的所在地,也有以汽车为主的客群,包括Tech Strake。

由于该项目涉及大量具体部件和大片面积,因此采用了Artec Eva和Artec Space Spider的组合方案——Eva捕获机身,Space Spider放大捕获机身细节。

扫描仪选对,什么任务都不怕。(Tech Strake供图)

Eva机身轻便,便于携带,”Hikichi说道。“它扫描范围广,距离远,还能钻进狭小空间,Space Spider也能钻进细缝和小型部件内部,同时保持相当高的扫描精度。”

埃太科三维旗舰款扫描仪Artec Eva是品牌旗下最受欢迎的扫描仪,质量轻便,使用方便,功能多样。结构光三维扫描仪适合为中型物体快速完成精准扫描,无论是汽车引擎、人体,还是家具。

制作工艺

对于Tech Strake来说,专业是关键,精度是核心,想要简化工艺,三维扫描至关重要,比如制造一些独立产品,如直升机的支架、机架或钻机。本项目就是要定制相机支架。

“定制产品离不开三维扫描技术,” Hikichi说道。

三维扫描技术最大的优势是我们能够获得复杂表面的准确测量值,例如非常小的零件,必须先进行精准测量,才能制作出精准的配件。”

即将用于构建完整3D模型的扫描数据。(Tech Strake供图)

他表示,如果不用三维扫描,项目难度会很高,也会浪费大量时间,最终制成的部件还不一定匹配,需要大量返工。

“如果能用三维扫描仪精准测量这类复杂表面,尤其是公差要求很高的飞机,就能省下很多时间,省去很多不必要的工序。”

Space Spider最初为国际空间站设计,能以超高分辨率、亚毫米级精度捕获机械部件和复杂几何,且鲜艳色彩。锋利边缘和精密螺纹都难不倒Space Spider,它能捕获带有精密细节的物体,例如钥匙、微型零件等,且品质优秀。

摄像机架顺利完成逆向建模。(Tech Strake)

整个扫描过程持续了不到10小时,其中还包括了在飞机内外部搭建扫描设备的时间。浩大工程完成后,在Artec Studio中处理扫描:对齐、整体配准、擦除多余几何、噪点处理、尖锐融合。

扫描和初始处理完成后,还需对数据进行进一步处理。

他对此进行了说明:“我们合成了每个数据集,并通过Geomagic Design X将其转换为CAD数据,然后使用SOLIDWORKS设计了特殊的齿轮。”

在SOLIDWORKS中,根据导入的3D模型和直升机的完整设计,对摄影机架进行逆向设计和建模。之后,再将摄影机架的全新模型转换为加工数据。

加工过程中,切削工具会根据3D模型的计算路径去除一块原材料(也就是本项目中的铝),制成支架。结合了三维扫描和反向建模技术,团队很快得到了完美匹配的支架。

全方位提升

这两台扫描仪善于捕获各类表面,无论是大是小,极大改善了Tech Strake团队的工艺。 Hikichi说道:“购买Artec扫描仪前,我们用卡尺手动测量,使用石膏铸模。尤其在使用石膏时,功能有限,而且滴落的石膏会降低模具颜值,此外,手动测量的效率也很低。”

“Eva和Space Spider两款三维扫描仪不仅大大减少了重复工作,还大幅提升了数据准确性,” Hikichi说道。“此外,这些扫描仪十分便携,可以在任何地方扫描,包括一些窄小的空间,以往是很难实现的,但现在表现十分出色。”

直升机里里外外、各个角落均需扫描。(Tech Strake供图)

Eva携带方便、身材小巧、质量轻便,配合Space Spider抓捕细节的火眼金睛,提升了整个流程,时间大幅缩短。

“和传统制造方式相比,现在的精准度从毫米级提升至亚毫米级,” Hikichi说道,“大幅减少返工,因此,总工时明显减少。”

他补充道,过去,生产飞机的特定零件可能要几个月的时间。但现在,两周就能搞定。这么做,不仅仅节省了时间,也节省了成本。

机械部件等待安装。(Tech Strake供图)

部件制作完成后,还需要通过两项测试:客户满意度测试和航空局的安全检查。

“飞机上使用的任何认证设备,都必须符合特定的严苛条件,” Hikichi说道。Eva和Space Spider扫描那天,一路晴空万里。“无论是终端客户还是政府,都没有任何负面评价,”他说道。“第一次测试时就顺利通过,一切符合预期!”

飞向未来

Tech Strake团队并未止步于此——他们将目光投向了其他扫描机遇,计划未来继续使用埃太科三维的全新HD模式以及其他扫描仪。

“他们一直在推出新产品,我们也会不断将其用于新飞机的制造,”Hikichi说。“未来,我们希望能结合使用Ray、Eva和Space Spider三款产品的数据。”

Jeff Boyd和他的DataDesign团队很想知道,他们的技术能为客户带来多少价值。他表示,“很高兴能为Tech Strake的工作提供帮助。定制产品和个性化服务都要以实际产品为基准,所以模拟制作的需求会越来越多。”

三维扫描数字化,使设备维护和深入定制将成为可能。这不仅可以帮助客户改善业务,也能帮助他们拓展自身服务。”