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激光跟蹤儀數(shù)字化掃描實(shí)現(xiàn)大尺寸戰(zhàn)斗機(jī)逆向工程

面臨的挑戰(zhàn):
瑞士DüBENDORF 航空博物館,飛機(jī)長(zhǎng)度方向超過(guò)14米,翼展11m,如何對(duì)大尺寸的戰(zhàn)斗機(jī)完成掃描數(shù)字化任務(wù)?

來(lái)自??怂箍档慕鉀Q方案:

Leica AT90X激光跟蹤儀T-SCAN激光掃描測(cè)頭與激光跟蹤儀相結(jié)合,多種測(cè)量方法配合使用,??怂箍档臏y(cè)量方案完全可以滿(mǎn)足客戶(hù)的各種需求


P-16 戰(zhàn)斗機(jī):長(zhǎng)度方向超過(guò) 14m,翼展 11m,高度 4m, 飛機(jī)上有一個(gè)大的表面積,單個(gè)機(jī)翼近 30 平方米。


2011 年,蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)生,Marc Immer,希望進(jìn)行這個(gè)歷史悠久的瑞士殲擊轟炸機(jī)的數(shù)字化,并將其等比例模型在風(fēng)洞中測(cè)試,分析其空氣動(dòng)力特性。在評(píng)估市場(chǎng)上的掃描解決方案后,他得出的結(jié)論是采用 Leica T-Scan 系統(tǒng)來(lái)迎接這一挑戰(zhàn)。


掃描設(shè)備需要能夠有效地應(yīng)付如此龐大的表面,并達(dá)到預(yù)期的精度。用于 P-16 掃描項(xiàng)目的是一個(gè)全新的 Leica 絕對(duì)激光跟蹤儀,配備 Leica T-Scan 手持式激光掃描系統(tǒng)。激光跟蹤儀是一種便攜式坐標(biāo)測(cè)量機(jī),依靠激光束在一個(gè)大的球形區(qū)域內(nèi)準(zhǔn)確地測(cè)量和檢查。激光跟蹤儀在 P-16 項(xiàng)目中以 3 種不同的方式收集信息:棱鏡,無(wú)線(xiàn)跟蹤,無(wú)臂的接觸式測(cè)頭或跟蹤手持式掃描儀。


配置Leica T-Scan 的絕對(duì)激光跟蹤儀,時(shí)刻跟蹤 T-Scan,并捕捉 Leica T-Scan 上紅外二極管的圖像。反射球集中在目標(biāo)設(shè)備中,加上植入目標(biāo)設(shè)備表面上的一組 10 個(gè)紅外發(fā)光二極管,該目標(biāo)設(shè)備就構(gòu)成了目標(biāo)測(cè)量系統(tǒng),六個(gè)測(cè)量參數(shù)描述了目標(biāo)設(shè)備與激光跟蹤儀的關(guān)系。這六個(gè)參數(shù)是三個(gè)位置參數(shù) (X,Y,Z) 和三個(gè)方向參數(shù) ( 俯仰,搖擺和自轉(zhuǎn) )。他們一起組成 6 個(gè)自由度(6DOF)。這些參數(shù)確定由激光跟蹤 ( 位置) 和Leica T-Cam( 方向 ) 來(lái)測(cè)定。


Leica T-Scan 發(fā)出有規(guī)律的已知波長(zhǎng)的紅外線(xiàn),CMOS 照相機(jī)則利用一個(gè)百葉窗,以與目標(biāo)設(shè)備相同的頻率捕捉圖像。這樣一來(lái),無(wú)論是在陽(yáng)光直射下或在急劇變化的工業(yè)光照環(huán)境條件下測(cè)量,相機(jī)是不受不同環(huán)境的光照影響。


在兩個(gè)工作日內(nèi),共收集了 40 萬(wàn)點(diǎn)針對(duì) P-16 的掃描數(shù)據(jù)。要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè) CAD 模型,Leica T-Scan 獲得的數(shù)據(jù)被導(dǎo)入 PolyWorks,創(chuàng)建 P-16 飛機(jī)的多邊形模型。憑借先進(jìn)的算法,PolyWorks 擬合所有的數(shù)據(jù)點(diǎn),創(chuàng)建一個(gè)準(zhǔn)確的網(wǎng)狀模型。然后,該模型使用 PolyWorks 編輯工具進(jìn)行清理和編輯,產(chǎn)生這個(gè)歷史性飛機(jī)準(zhǔn)確的數(shù)字模型。


Marc Immer:“ 我希望重新計(jì)算飛機(jī)的性能參數(shù)。采用這種方式計(jì)算飛機(jī)的飛行性能,如上升和下降速率,失速速度以及飛機(jī)降低和收回襟翼氣動(dòng)性能。能夠彌補(bǔ)因?yàn)橥蝗豁?xiàng)目終止而完全沒(méi)有飛行試驗(yàn)有關(guān)的文件的空缺。參與的P-16 項(xiàng)目取得了這一研究項(xiàng)目非常值得的,使用市場(chǎng)上最先進(jìn)的工業(yè)計(jì)量設(shè)備提供寶貴的真實(shí)世界的經(jīng)驗(yàn)。”

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