波蘭第一臺(tái)超級(jí)跑車，阿列格里拉·哈薩雷亞(ArrineraHussarya)，是波蘭振興和重生汽車產(chǎn)業(yè)的象征。正如我們已經(jīng)看到的那樣，超級(jí)跑車的發(fā)展是一個(gè)嚴(yán)格的過程，主要是通過采用新的制造技術(shù)，如3D掃描和3D打印。

　　與大多數(shù)當(dāng)代波蘭汽車項(xiàng)目不同，ArrineraHussarya從頭開始構(gòu)建。也就是說，超級(jí)跑車的身體，發(fā)動(dòng)機(jī)和內(nèi)飾都經(jīng)過重新設(shè)計(jì)，不僅滿足了高性能汽車所需的要求，而且代表了超級(jí)跑車的美感。

　　逆向工程有助于降低生產(chǎn)成本

　　可想而知，重新設(shè)計(jì)一款超級(jí)跑車不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且成本也非常高昂，而且Arrinera的工程師們一直在尋找加速汽車開發(fā)周期和降低成本的方法。通過這一努力，團(tuán)隊(duì)決定使用逆向工程，重構(gòu)現(xiàn)有元素的技術(shù)文件以重新設(shè)計(jì)它的過程。

　　為了對(duì)汽車的部件進(jìn)行逆向工程，該團(tuán)隊(duì)使用SMARTTECH3D掃描儀精確地捕獲汽車零件的幾何形狀。3D掃描使他們能夠編制有關(guān)要重新設(shè)計(jì)的汽車零件的綜合信息和數(shù)據(jù)。我們來(lái)看看工程師如何在3D掃描的幫助下設(shè)計(jì)和制造新的離合器殼體。

　　運(yùn)動(dòng)離合器(與汽車的動(dòng)力傳動(dòng)接合和脫離的裝置)與普通車中的離合器完全不同，因?yàn)樗艿酵耆煌膲毫︻愋汀?10Nm扭矩不僅需要可靠而又輕便的離合器設(shè)計(jì)。正如工程師所解釋的那樣，3D掃描儀可以捕捉現(xiàn)有離合器殼體的技術(shù)特征，使其能夠使用CAD軟件進(jìn)行重新設(shè)計(jì)和調(diào)整，以滿足超級(jí)跑車的測(cè)量和要求。

　　綠光3D掃描

　　具有10萬(wàn)像素檢測(cè)器的MICRON3D綠光3D掃描儀也用于捕獲汽車零件的測(cè)量?；诰G光的掃描技術(shù)使測(cè)量比使用白光的3D掃描儀更精確30%。在800x600mm的視野下，3D掃描儀可以獲得0.084mm精度的掃描形狀的點(diǎn)云。

　　實(shí)際上，這些數(shù)字意味著通過單次測(cè)量可以掃描等于80x60厘米的區(qū)域。另外，由于掃描儀的永久校準(zhǔn)測(cè)量體積，每次使用前不需要校準(zhǔn)該設(shè)備。

　　3D掃描儀作為計(jì)量裝置

　　SMARTTECH3D掃描儀進(jìn)行的測(cè)量是基于測(cè)量表面上圖案的投影。圖案根據(jù)曲率而變形，并由集成在測(cè)量頭中的檢測(cè)器記錄。該裝置僅測(cè)量檢測(cè)器可見的表面。為了從各個(gè)角度獲得有關(guān)幾何的綜合信息，需要使用旋轉(zhuǎn)平臺(tái)來(lái)掃描物體。旋轉(zhuǎn)臺(tái)的承載能力超過300公斤，直徑為50厘米，足以對(duì)大多數(shù)汽車零部件進(jìn)行完整的測(cè)量。

　　由于特殊的軟件算法，來(lái)自檢測(cè)器的圖像被轉(zhuǎn)換為??點(diǎn)云。每個(gè)點(diǎn)都包含有關(guān)X，Y，Z坐標(biāo)中描述的幾何形狀的信息，后處理可用于質(zhì)量控制，或者像Arrinera的情況一樣，可以在CNC機(jī)床上重新設(shè)計(jì)和銑削模型。

　　根據(jù)分辨率，來(lái)自單次測(cè)量的點(diǎn)云可以分別為5或10百萬(wàn)分，分辨率為5或10百萬(wàn)像素。百萬(wàn)像素的數(shù)量影響從給定對(duì)象獲得的細(xì)節(jié)范圍。在Arrinera的情況下，使用了具有10萬(wàn)像素檢測(cè)器的3D掃描儀，因?yàn)樾枰獪?zhǔn)確地再現(xiàn)測(cè)量對(duì)象的邊緣。

　　離合器殼體從兩側(cè)進(jìn)行了掃描，這使工程師能夠獲得兩點(diǎn)云。對(duì)于每個(gè)點(diǎn)云，有六個(gè)單獨(dú)的測(cè)量。使用與3D掃描儀集成的旋轉(zhuǎn)臺(tái)預(yù)先對(duì)齊各個(gè)測(cè)量。

　　使用SMARTTECH3Dmeasure軟件對(duì)齊點(diǎn)云

　　掃描過程完成后，可以使用SMARTTECH3D掃描儀附帶的軟件SMARTTECH3Dmeasure將點(diǎn)云轉(zhuǎn)換為三角形網(wǎng)格。然而，在轉(zhuǎn)換之前，團(tuán)隊(duì)首先需要調(diào)整測(cè)量結(jié)果。

　　為此，他們使用了一個(gè)三點(diǎn)法，其中為點(diǎn)云選擇了三個(gè)常用點(diǎn)?；诖?，軟件自動(dòng)確定云的位置。目標(biāo)是獲得完全代表掃描對(duì)象的點(diǎn)云。使用旋轉(zhuǎn)臺(tái)顯著簡(jiǎn)化了結(jié)果對(duì)齊的操作，因?yàn)樗鼘⑵浞殖闪吮硎久總€(gè)側(cè)面的兩組點(diǎn)。

　　然后，團(tuán)隊(duì)使用全局對(duì)齊功能，該功能根據(jù)點(diǎn)的位置精確地將所有點(diǎn)云彼此對(duì)齊。在這個(gè)階段，團(tuán)隊(duì)還刪除了不同測(cè)量的重疊區(qū)域。

　　在這些操作之后，點(diǎn)云被轉(zhuǎn)換為三角形網(wǎng)格。對(duì)于Arrinera，選擇STL格式。三角形網(wǎng)格也可以用作CAD建模的基礎(chǔ)。Arrinera制造和調(diào)整CAD模型，然后發(fā)送到運(yùn)行CNC機(jī)床的軟件。

　　用定位標(biāo)記掃描大對(duì)象

　　由于物體的大小，在測(cè)量實(shí)驗(yàn)室中的旋轉(zhuǎn)臺(tái)上的3D掃描并不總是可能的。在這種情況下，可以通過使用定位標(biāo)記的替代方法在生產(chǎn)線上進(jìn)行測(cè)量。Arrinera給出的第二個(gè)例子使用這種方法。

　　Arrinera工程師面臨著一個(gè)挑戰(zhàn)：汽車的左檻適應(yīng)優(yōu)化結(jié)構(gòu)，以保持車輛的對(duì)稱性，另一側(cè)的門檻必須與完全相同的形狀制成。Arrinera使用的常規(guī)測(cè)量方法不允許它獲得完整的幾何形狀，因此決定使用SMARTTECH3D技術(shù)。

　　現(xiàn)有基礎(chǔ)的幾何數(shù)據(jù)直接從物理原型收集。ArrineraHussarya站在一個(gè)平臺(tái)上，但是進(jìn)入門檻受到車門的阻礙。由于門檻的尺寸遠(yuǎn)大于3D掃描儀的視野，因此必須使用具有定位標(biāo)記的掃描功能。

　　使用標(biāo)記的測(cè)量方法依賴于在掃描對(duì)象上附加特殊的定位標(biāo)記。SMARTTECH3Dmeasure軟件在兩個(gè)單獨(dú)測(cè)量之間找到五個(gè)常見的定位標(biāo)記，然后對(duì)齊它們。3D掃描儀操作員可以對(duì)其工作進(jìn)行全面的了解，并且可以輕松地添加掃描窗臺(tái)的剩余部分。投影儀和檢測(cè)器之間的銳角使得Arrinera團(tuán)隊(duì)能夠獲得大量的幾何數(shù)據(jù)。

　　使用定位標(biāo)記進(jìn)行3D掃描的結(jié)果是預(yù)先對(duì)齊的濁點(diǎn)。由于SMARTTECH3D軟件的直觀設(shè)計(jì)和個(gè)性化操作的自動(dòng)化功能，SMARTTECH3D軟件的后期處理也會(huì)每次完成。在這種情況下，還需要在GeomagicDesignX中創(chuàng)建一個(gè)參考CAD模型，該模型由Arrinera使用。該型號(hào)與制造汽車零件的切割和彎曲機(jī)兼容。

　　使用給定元素的CAD模型也可以使用3D打印技術(shù)進(jìn)行快速原型制作。對(duì)于其3D打印需求，Arrinera選擇了波茲南公司OMNI3D，其旗艦產(chǎn)品Factory2.0ProductionSystem使用FFF(熔絲制造)技術(shù)創(chuàng)建大幅面3D打印。

　　OMNI3D用于Arrinera超級(jí)跑車的打印零件，包括其鏡面外殼和1：1刻度的進(jìn)樣口。除了簡(jiǎn)單的快速成型外，它還允許超級(jí)跑車制造商使用ABS制成的零件。由于使用3D打印機(jī)，Arrinera能夠減少零件重量，這在超級(jí)跑車中尤其重要，在超級(jí)跑車中，質(zhì)量是決定是否安裝特定元件的關(guān)鍵組件之一。

　　設(shè)計(jì)和建設(shè)賽車不僅是一項(xiàng)工程專長(zhǎng)，也是一場(chǎng)金融挑戰(zhàn)。3D技術(shù)既節(jié)省了成本，又節(jié)省了數(shù)據(jù)采集，原型設(shè)計(jì)和生產(chǎn)調(diào)整所需的精度。由于使用3D技術(shù)，Arrinera能夠顯著加速原型設(shè)計(jì)過程，并縮短了汽車生產(chǎn)所需的時(shí)間。