*舊版掃描儀。將Artec Ray升級至Ray II。

挑戰：使用三腳架支撐的遠距激光掃描儀和一臺專(zhuān)業(yè)手持式三維掃描儀，完整掃描一臺空中救援直升機，從起落橇到螺旋槳葉，甚至包括其中每一處表面細節。隨后，將掃描結果轉換成面面俱到的3D模型。

解決方案：Artec Leo, Artec Ray, Artec Studio

效果：所有三維掃描工作都在飛機庫中現場(chǎng)完成，兩臺掃描儀掃描時(shí)間共計不超過(guò)11小時(shí)。接下來(lái)的幾天里，這些掃描被制作成栩栩如生的3D模型。處理數據可直接用于各類(lèi)航空航天應用場(chǎng)景，包括逆向工程、質(zhì)量檢驗、空氣動(dòng)力學(xué)分析等等。

為何選擇Artec 3D？Artec Leo的便攜性和屏顯功能，加上Artec Ray開(kāi)闊的掃描范圍，就能輕松完成整架飛機的精準掃描，并在A(yíng)rtec Studio中處理完成逼真的3D模型。

只要國家112緊急呼叫中心有來(lái)電求助，盧森堡航空救援組織（LAR）的麥道MD-902 Explorer直升機就會(huì )直沖云霄，10分鐘內到達全國各地的任何地點(diǎn)。自1996年啟用以來(lái)，這家非營(yíng)利組織的直升機隊已執行了3萬(wàn)多次飛行任務(wù)。

除了特殊的人道主義任務(wù)外，LAR的六架MD-902直升機還經(jīng)常被用于應對緊急情況，并在盧森堡和大區域的醫院之間往返護送重癥監護患者。

盧森堡航空救援組織飛行團隊正在為一名患者做醫療運送的準備

具備多種可能性的先進(jìn)直升機

現在，MD-902還在全世界范圍用于各類(lèi)其他場(chǎng)合，包括搜索、救援、警務(wù)、軍事、輕型多用途交通等。因此，直升機可以采用不同的配置和設備，無(wú)論是內部駕駛艙和客艙，還是外部機身。

駕駛艙可以配備特殊航電套件、戰術(shù)顯示器、儀表盤(pán)。在軍事領(lǐng)域中，可以在MD-902的門(mén)上裝上特林機槍?zhuān)瑱C頭部分下裝上FILR傳感器，再加上70毫米火箭吊艙。

采用三維掃描技術(shù)捕獲直升機、固定翼飛機等大型物體，并將其用于逆向工程、質(zhì)量檢驗、空氣動(dòng)力流動(dòng)模擬（CFD）測試，為驗證這一想法的可行性，盧森堡航空救援組織和總部同樣位于盧森堡的Artec 3D合作，掃描麥道MD-902 Explorer。直升機由兩臺掃描設備完成——Artec Leo和Artec Ray。

用Artec Ray和Artec Leo掃描MD-902。

兩臺3D掃描儀，一天搞定

Artec Leo是一款設計獨特的3D掃描儀，配備機載處理功能、后置觸摸屏，使用方便，無(wú)需線(xiàn)纜、電池組、筆記本電腦，就能輕松采集大中型物體

Artec Leo

Leo精度高達0.1毫米，十分擅長(cháng)捕獲復雜的表面幾何，其紋理相機也能捕獲全光譜色彩。Leo負責掃描MD-902從機尾到機頭的整體輪廓。

Artec Ray是另一臺參與項目的掃描儀，這是一臺遠距三維掃描儀，可置于三腳架上，專(zhuān)用于采集大型物體。

Artec Ray

Ray精度達亞毫米計量級水平，工作距離2～110米，能捕獲從汽車(chē)到公交車(chē)、大型游艇等任何物體，更不用說(shuō)完整捕獲交通事故、犯罪現場(chǎng)等整個(gè)區域場(chǎng)景了。

從頭到尾采集MD-902

在盧森堡航空救援麥道MD-902的掃描案例中，Artec Ray圍繞直升機從各個(gè)角度掃描了16份掃描，8份從低處，8份從高處，主要用于對齊。該階段，整個(gè)掃描過(guò)程不到三小時(shí)。

Artec Leo正在采集MD-902機身

接著(zhù)出場(chǎng)的是Leo，大約花了8個(gè)小時(shí)，掃描了34英尺（10.39米）長(cháng)的機身，共26份重疊的亞毫米級掃描，同時(shí)，一路捕獲了機身上的精密細節。

用Artec Leo掃描MD-902側面

為在數據處理時(shí)加快對齊和整體配準的速度，工作人員用自揮發(fā)的三維掃描噴霧為機身增加了額外紋理。

所遇難題，逐一擊破

首先，在掃描MD-902底部時(shí)，出現了幾個(gè)困難。由于沒(méi)有升降機將直升機抬起，工作人員只能爬到機身下面，在地面由“下”至上掃描。

Artec Leo掃描MD-902底部機身

在如此窄小的空間里，有時(shí)很難手持Leo呈90度角，因為距離機身的掃描范圍十分有限，有些區域不過(guò)13英寸（350毫米）。

另一項挑戰就是掃描直升機槳葉?？拷鼧~需要用到盧森堡航空救援組織的移動(dòng)升降工作平臺（MEWP）。由于槳葉既長(cháng)又薄，還是黑色，沒(méi)有明顯的特征來(lái)輔助跟蹤，所以必須在不同位置用些遮蔽膠帶。

用Artec Leo采集每處細節

而在采集MD-902窗戶(hù)時(shí)，很遺憾，不能使用掃描噴霧。不過(guò)，團隊可以噴涂并掃描附件一架被展示的直升機，這架飛機的窗戶(hù)外觀(guān)和MD-902相似。于是，這些窗戶(hù)的掃描就能調整后成為MD-902的窗框，當然，需要花上一些工夫。

掃描完成后，在接下來(lái)兩周，工作人員在A(yíng)rtec Studio軟件中進(jìn)行數據處理，精修、對齊掃描，并最終組合完成了亞毫米級的3D模型，可進(jìn)一步用于各種用途。

在A(yíng)rtec Studio軟件中對齊Artec Leo和Ray的掃描

掃描至CAD更流暢

手動(dòng)測量MD-902這樣的大型飛機，不僅耗費大量時(shí)間，還會(huì )造成操作失誤，若直接根據原始圖紙，又可能出現不完整或不準確的問(wèn)題。但采用掃描至CAD解決方案，就能輕松快捷地把直升機3D模型變成精準的CAD模型。Artec Studio軟件提供了一系列工具，讓這一流程如絲般流暢。

無(wú)論是MD-902、里爾飛機還是任何或大或小的物體，Leo或Ray完成的三維掃描都能被導出至各類(lèi)CAD系統，作為參照，輔助繪制草圖或擠出精準的CAD模型。

根據Artec Leo或Ray掃描制成的MD-902 3D模型俯視圖

在為飛機設計全新內部（駕駛艙和/或客艙掃描）或外部配置時(shí)，制作的CAD模型能準確體現出安裝點(diǎn)、螺栓孔、鉚釘的位置，以及還有多少空間可以安裝所需部件和設計元素。

老舊或絕版部件的逆向工程

對于擁有幾十年機隊和飛行經(jīng)驗的組織和公司而言，總會(huì )出現一些關(guān)鍵部件和組件的需求，而這些零部件或許交貨周期長(cháng)達數周甚至數月，又或者根本沒(méi)法找到來(lái)源。

在這種情況下，其實(shí)很多飛機部件都可以借助CAD解決方案和三維掃描，通過(guò)逆向工程來(lái)解決，如Artec Leo或Space Spider。之后，這些部件還能根據需要，通過(guò)增材制造、鑄造、數控銑削或其他技術(shù)完成生產(chǎn)。

MD-902模型旋轉機件側視圖

此外，根據三維掃描制成的CAD模型還能和有限元分析（FEA）協(xié)同使用，設計并生產(chǎn)采購不到的優(yōu)化零部件。

無(wú)論是重裝還是未來(lái)改裝，三維掃描輔助逆向工程都是經(jīng)過(guò)歷史檢驗的可行方案，能滿(mǎn)足大大小小的航空航天需求。隨著(zhù)技術(shù)日新月異地發(fā)展，制造更輕、更堅固、造價(jià)更低的部件越來(lái)越容易，有朝一日，甚至可以制造整個(gè)機身和機翼。

三維飛機質(zhì)檢

任何類(lèi)型的飛機，從輕型飛機到直升機，甚至是客運航空公司，每年都要執飛幾十到幾百次，而這勢必會(huì )造成一些機身外部損傷?？赡苁怯捎趪乐氐谋⒈╋L(fēng)、硬著(zhù)陸、鳥(niǎo)類(lèi)或其他原因碰撞造成的。

迅速準確地測量并量化損傷程度十分關(guān)鍵，無(wú)論是為了出險，還是判斷維修的工作量，以盡可能降低停飛時(shí)間。

MD-902 3D模型NOTAR尾翼組件近距離圖

像MD-902那樣完成直升機或其他飛機的三維掃描后，就能將三維掃描作為基準模型，利用Artec Studio中的表面距離映射功能，進(jìn)行表面質(zhì)量檢驗。

任何外部幾何的損傷或變形，甚至是一毫米以?xún)鹊淖兓?，都能立刻在清晰可辨的熱圖中體現出來(lái)。掃描結果也能導出至Geomagic Control X中，進(jìn)行更多質(zhì)檢操作。

掃描助力CFD空氣動(dòng)力學(xué)分析

測試并理解飛機的空氣動(dòng)力學(xué)是提高燃油效率、優(yōu)化飛行性能的第一步。如今，計算流體力學(xué)（CFD）測試越來(lái)越普及，無(wú)論是航空航天制造商，還是私營(yíng)部門(mén)，都能輕松完成。

過(guò)去，這一流程成本高昂，操作復雜，但現在人們可以根據需要輕松完成。一切的一切只要從直升機或其他飛機的精準3D模型/CAD模型開(kāi)始，就像上文所介紹的Artec Leo為MD-902制作3D模型一樣。

Helicopter by Artec 3D team on Sketchfab

這樣，我們就能結合各種設計變量和機身配置，在不同大氣條件下，模擬并研究飛機的空氣動(dòng)力性能。

對于航空航天設計師而言，這么做的優(yōu)勢不言而喻。帶有新配置的虛擬原型模型可以在短短幾天后就落地，而不用像過(guò)去一樣等上幾周或數月。

然后，在原型飛機的測試階段，根據飛機尺寸，可選用Artec Leo或Artec Ray掃描儀進(jìn)行三維檢查，查找金屬疲勞、撞擊傷或其他發(fā)生的結構性變化。

結論

一天的掃描可能需要幾天或更久的時(shí)間來(lái)處理海量數據，才能完成3D模型，但前期這樣一筆時(shí)間和精力上的投資卻可以為飛機整個(gè)生命周期提供幫助，無(wú)論是單架飛機還是整個(gè)機隊。

在當今時(shí)代，如何以快速便捷、成本更低的方式獲得更好的公差結果，是每個(gè)人都關(guān)心的問(wèn)題。在航空航天等許多高標準的領(lǐng)域，借助專(zhuān)業(yè)三維掃描儀（如Artec Leo和Ray）和軟件完成的三維掃描，都能幫您順利實(shí)現這一目標。