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        榮科新聞
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        揭秘高鐵的3D“智”造,天遠三維無線激光掃描系統
        2020-04-17 14:26:41
        來源:每日科技熱點

        導讀:2020年不少新線路是首次投入鐵路運營,比如全程可刷臉進出站的京張高鐵,串聯革命老區的“最紅高鐵”等等,乘坐高鐵出行已經成為更多旅客的首選。

        中國高鐵的外觀設計可以說是十分驚艷,尤其是車頭,辨識度非常高。當一輛高鐵從眼前呼嘯而過的時候,中國速度著實讓人忍不住的驚嘆!科技改變了生活,那給我們出行帶來諸多便利的高鐵是如何制造出來的呢?今天就來帶你探秘高鐵車頭的玄機。

        列車在高速運行過程中,最大的敵人就是空氣阻力。當列車速度超過每小時300公里時,80%的阻力來自于空氣,列車速度越快,空氣阻力越大,所以我們看到的車頭基本都是流線型,這樣的設計可以降低空氣阻力,節約能耗。

        傳統車體材質為鋁合金,由于人們對車體輕量化的要求越來越高,使用復合材料已逐漸成為了新的趨勢,例如車體和車頭前端部采用玻璃鋼、芳綸纖維增強環氧樹脂等。那么問題就來了,新材料雖然具備很多優點,但是變形量比起金屬更加難以控制,這就是本次主角出場的原因。

        【案例來了】
        主角介紹:高鐵車頭
        用戶需求:需要檢測外形加工精度
        數據要求:車頭外觀數據完整,精度mm級
        嘗試過的測量方法·

        檢測難點:車頭由新型復合材質一次成型,尺寸大且具有復雜曲面

        高鐵車頭是整個車體制作過程中工藝最復雜的部分,為了驗證精度客戶試過多種測量方法,包括:

        1-傳統人工測量
        弊端:例如劃線測量或卡板測量,不僅測量耗時長,而且不能檢測復雜曲面,很多尺寸及形位特征無法有效的檢測

        2-接觸式測量
        弊端:接觸式主要為打點測量,只能測量少數尺寸,不能進行工件全尺寸偏差檢測。
        另考慮到車頭是由新型復合材料制成,接觸式測量易引起外形輕微形變,因此更適合非接觸式測量。

        3-部分非接觸式三維掃描儀
        弊端:耗時長,并且精度達不到要求

        推薦方案:天遠三維FreeScan Trak無線跟蹤式激光掃描系統
        推薦理由:掃描快+精度高

        也許你會問,已經試過那么多種方法,這個設備能有多快?帶你回放整個掃描過程就明白了。

        ·掃描前:
        傳統非接觸式三維掃描儀:只要掃描,必須先給掃描對象粘貼標記點。只有貼好標記點,掃描儀才能夠識別并獲取物體外觀數據。這么大一個高鐵車頭,光標記點預計要貼1000-2000個!

        使用天遠三維公司(先臨三維子公司)研發的無線跟蹤式激光掃描系統FreeScan Trak,不貼點,直接掃直接出數據。省掉了貼3000個標記點的時間,這是不是快!

        ·掃描中:
        使用過普通三維掃描儀的用戶可能都遇到過掃描過程中卡頓的情況。而天遠FreeScan Trak掃描過程非常流暢,全程無卡頓。

        另外普通三維掃描儀在掃描大型樣件過程中,因累計誤差因素,必須搭配相應輔助設備進行誤差控制(如攝影測量系統),勢必增加數據采集時間。如果樣件過大(比如車頭),甚至需要2套掃描儀同時工作。不僅效率低,精度也不理想。相比之下,如果只需要一臺FreeScan Trak,圍著車頭掃掃掃就好了,這是不是快!
        ·掃描后:
        獲取的3D數據為asc,stl等格式,可直接與各類主流三維軟件進行數據交互,例如:Geomagic Control X,不僅效率高并且數據可追溯。這是不是快!


        揭秘天遠FreeScan Trak為啥這么神奇呢?因為它有幾大法寶技術。

        1-無需貼點:動態跟蹤技術
        基于動態光學跟蹤原理,系統可對掃描頭進行跟蹤定位并實時精確測量目標的三維形狀,實現了無需貼點的高精度三維掃描。
        (跟蹤儀)

        2-高精度:計量級測量
        精度高達0.03mm,分辨率高達0.05mm,系統重復性高。


        3-靈活操作:有線/無線雙模式
        即可使用有線工作模式,也可實現無線傳輸。當使用無線工作模式時,光學跟蹤儀與掃描儀之間無需線纜連接,通過Airmaster快速搭建高速無線鏈路傳輸系統,實現無標記點、無約束的“無線自由”三維掃描。
        新設計的高鐵車頭在正式運營之前,都要經歷從概念設計-仿真分析-模型試驗-線路實車試驗這些不斷優化的過程。高精度的車頭3D數據在整個過程中為研發人員提供了可靠的技術支撐。

        除了車頭,在整個高鐵生產周期中,不論是車體、轉向架、車上下大部件、車內設備甚至道岔等等都可以借助三維掃描儀快速、精準的獲取三維數據,并且其中的部分環節還可引入自動化檢測的解決方案。
        縱觀整個制作過程,3D數字化技術的加入使得設計師和工程人員可以真正從傳統制造工藝中解放出來,專注于智能與創新。
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