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船舶、軌道交通、航空航天等高端裝備制造業(yè)，是推動工業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重要引擎，也是實(shí)現(xiàn)制造強(qiáng)國、科技強(qiáng)國、質(zhì)量強(qiáng)國等強(qiáng)國目標(biāo)的有力支撐。

本期案例我們將聚焦于見慣了“大場面”的HyperScan——智能光學(xué)追蹤三維掃描系統(tǒng)，看它如何橫跨“海陸空”不同制造行業(yè)，游刃有余滿足多元化的應(yīng)用需求。

1、游艇玻璃3D逆向設(shè)計(jì)——乘風(fēng)破浪?

游艇是高端奢華旅游的一大新興產(chǎn)業(yè)，為了滿足人們追求生活品質(zhì)和旅游升級的需求，如何通過玻璃這一透明屏障將海洋的廣闊美景引入艇內(nèi)，游艇的設(shè)計(jì)師們已經(jīng)探索了幾十年。隨著玻璃在游艇上的使用面積越來越大，復(fù)雜的曲線型玻璃取代平面玻璃……對外觀美學(xué)的不懈追求，以及對強(qiáng)度和安全性的重視，都對游艇玻璃的制造提出了更高的要求。

客戶的大型雙體豪華游艇已進(jìn)入建造收尾階段，最后卡在全景雙曲彎鋼玻璃的制作安裝上。由于船體結(jié)構(gòu)材料和生產(chǎn)工藝原因，實(shí)際完成的游艇和設(shè)計(jì)圖紙存在一定差異，因此，游艇上、中、下三層結(jié)構(gòu)上的每一塊玻璃都需要根據(jù)實(shí)際尺寸“量身定制”。

| 游艇沙龍區(qū)窗框3D掃描數(shù)據(jù)

中觀提供了HyperScan智能光學(xué)追蹤3D掃描方案，可以通過非接觸方式實(shí)現(xiàn)游艇窗框?qū)崟r高精度的3D建模。HyperScan采用動態(tài)跟蹤技術(shù)，游艇表面無需貼點(diǎn)，掃描快速，針對大型船體窗框的復(fù)雜曲面形狀，可輕松獲取全尺寸的三維數(shù)據(jù)。

| 游艇舷窗3D掃描數(shù)據(jù)

HyperScan對于工件和場景擁有極強(qiáng)的適應(yīng)性，船上船下、艙內(nèi)艙外，都可以實(shí)現(xiàn)靈活的跟蹤掃描，即使是隱蔽性強(qiáng)的區(qū)域，還可以靈活切換為貼點(diǎn)掃描模式。

基于實(shí)際窗框的3D掃描數(shù)據(jù)，進(jìn)行逆向設(shè)計(jì)即可制作出與船體完美貼合的雙曲彎鋼玻璃，最大程度上確保了游艇玻璃窗的美觀、實(shí)用與安全性能。

客戶評價

“借助HyperScan的強(qiáng)大性能，大大縮短了游艇玻璃窗的設(shè)計(jì)流程，同時精準(zhǔn)直觀的3D數(shù)據(jù)也為我們與國外雙曲彎鋼玻璃制造商的對接提供了更為便利的溝通，大大提高了生產(chǎn)效率，高效高質(zhì)量確保了雙體豪華游艇的順利交付?！?/p>

2、高鐵車頭曲面檢測——一往無前?

奔馳在神州大地上的高鐵，每一款車型都有自己的專屬“頭型”，而每一款“頭型”必定經(jīng)過了千挑萬選、千錘百煉。因?yàn)檐囶^不僅關(guān)乎“臉面”，更加關(guān)乎空氣動力學(xué)性能，決定著列車在高速疾馳狀態(tài)下的安全平穩(wěn)運(yùn)行。作為高速動車組的關(guān)鍵核心技術(shù)之一，車頭的設(shè)計(jì)制造極富挑戰(zhàn)性。

客戶從事高鐵車頭的整體組裝制造，因車頭部件尺寸較大（3.5~4.5m不等），整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，客戶希望通過3D激光掃描解決以下測量難點(diǎn)：在無需搬運(yùn)和側(cè)翻的條件下采集工件的全尺寸數(shù)據(jù)，掃描節(jié)拍要求≤1小時，最終基于掃描數(shù)據(jù)檢測工件的位置度、平面度、曲面輪廓度以及整體偏差數(shù)值等。

中觀為客戶推薦的HyperScan方案，可在車間現(xiàn)場隨時隨地開展測量工作，手持掃描、角度靈活，無需移動車頭部件，能以高達(dá)290萬次測量/秒的掃描速率快速獲取完整車頭的三維數(shù)據(jù)，導(dǎo)入檢測軟件與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)模對比，可出具彩色偏差圖及關(guān)鍵尺寸檢測報告。整個過程高效流暢，掃描用時僅45min，檢測報告用時35min，相較客戶之前的檢測方式大大提升了工作效率。

HyperScan所有激光線全部采用藍(lán)色激光，對于車頭表面的各種顏色與材質(zhì)均能完美適應(yīng)，即使是高亮、反光也能保證掃描效果的超高精細(xì)度，為車頭的整體組裝制造提供了精準(zhǔn)可靠的數(shù)據(jù)支持。

客戶評價

“相比于傳統(tǒng)的手工測量方式，HyperScan掃描方案最大程度上幫助我們解決了對于車頭復(fù)雜曲面以及輪廓度的檢測難題，同時效率大幅提升。精確的3D數(shù)據(jù)對于車頭空氣動力學(xué)性能的計(jì)算驗(yàn)證至關(guān)重要，也為生產(chǎn)工藝的優(yōu)化提供了可靠參考，最終是為高鐵的安全運(yùn)行起到保駕護(hù)航的作用?！?/p>

3、飛機(jī)清洗路徑規(guī)劃——高飛遠(yuǎn)翔?

在飛機(jī)的維護(hù)保養(yǎng)工作中，通常每隔幾年就需要將表面的油漆層剝離再重新涂漆，以檢查并修復(fù)蒙皮基板的損傷。激光清洗技術(shù)作為一種新興的“黑科技”，以無接觸、無損傷、無污染、無耗材、經(jīng)濟(jì)高效等顯著優(yōu)勢，正在逐步取代傳統(tǒng)的機(jī)械/化學(xué)除漆工藝，并且易于實(shí)現(xiàn)自動化生產(chǎn)。利用激光自動清洗技術(shù)脫除飛機(jī)蒙皮已被認(rèn)為是最有前途的應(yīng)用之一。

客戶有一架長約8m的教練機(jī)，在對機(jī)身重新噴漆保養(yǎng)前，要利用激光自動清洗技術(shù)將舊漆完全除去。如何規(guī)劃飛機(jī)蒙皮的自動清洗路徑實(shí)現(xiàn)油漆精準(zhǔn)去除？這需要先獲取機(jī)身外形的3D數(shù)據(jù)。由于后續(xù)會有大量飛機(jī)蒙皮激光清洗的業(yè)務(wù)，客戶尤其注重?cái)?shù)據(jù)獲取的速度和操作便捷性。

中觀給出了HyperScan激光3D掃描對接激光自動清洗的方案。由于現(xiàn)場空間比較狹窄，為了盡可能采集完整機(jī)身的高精度3D數(shù)據(jù)，我們使用跟蹤器先采集少量標(biāo)志點(diǎn)再進(jìn)行動態(tài)跟蹤掃描，不到半小時即完成了整體數(shù)據(jù)采集工作。

HyperScan憑借靈活多樣的工作模式“見招拆招”，即使是復(fù)雜工況下，掃描數(shù)據(jù)呈現(xiàn)依然細(xì)膩逼真，可以直接對接后續(xù)的清洗數(shù)控系統(tǒng)，精準(zhǔn)、高效實(shí)現(xiàn)自動清洗路徑規(guī)劃。

客戶評價

“激光3D掃描與激光自動清洗技術(shù)結(jié)合堪稱‘完美搭檔’，不但達(dá)到了理想的清洗效果，還提升了加工生產(chǎn)的精細(xì)化程度。HyperScan的掃描速率和精度完全滿足要求，在現(xiàn)場使用的便捷性和靈活性也超越了我們的期待，在以后的業(yè)務(wù)中，我們會對這一套‘激光組合方案’進(jìn)行推廣應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)高效率、高精度與綠色環(huán)保‘一舉三得’。”

結(jié)語

HyperScan以獨(dú)特的智能光學(xué)追蹤技術(shù)，為我們實(shí)力展現(xiàn)了：上得場、掃得快、掃得全！為各行各業(yè)的三維數(shù)字化需求提供了創(chuàng)新方案，解決了產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、維修等全生命周期內(nèi)測不了、測不準(zhǔn)、測不全、測不快的難點(diǎn)。

伴隨中國由世界大國向世界強(qiáng)國的發(fā)展之路，HyperScan也將持續(xù)聚焦高端裝備制造業(yè)，以自身的創(chuàng)新迭代和智能自動化升級方案，為其注入加速領(lǐng)跑的數(shù)字新動能。