采用Geomagic軟件賦予葉輪零件新生命

寂靜天花板

美國東方技術服務公司（Eastern Technical Services，簡稱ETS）通常面對的是單獨的葉輪零部件，沒有其他相關信息-沒有任何與此相關的CAD模型、圖紙、尺寸標識、公差或檢驗數據。
- R( g0 F+ o: e9 a在過去的數年里，ETS通過將自身內部的工程專業技術與數字形狀采樣和處理（DSSP）技術相結合激起了生產力的重大飛躍。
　　DSSP是一個綜合名稱，包含多種先進的技術。它可以通過硬件掃描和軟件處理的方式，數字化采集實物對象并自動創建具有相關結構特征的精確3D模型，以用于設計、工程、檢測和定制制造。數字信號處理（DSP）針對的是音頻， DSSP技術針對的是3D幾何形狀。
2 {0 q$ [! G) d3 u4 R　　DSSP需要兩個基本組成部分：掃描儀硬件用以采集點云數據，使用軟件將點云數據處理轉化為可用的數字化結果。
8 W6 e8 [6 u2 H- ~, y當然，除非能夠很容易的將收集的數據處理成為下游用戶在設計、工程分析、快速原型設計、制造和施工應用中所需的高質量的數字化模型，否則收集的幾百萬個點的數據幾乎沒有或者根本就沒有價值。在這一處理過程中，軟件將發揮關鍵作用。
* U! |6 g0 a2 i7 G從2000年至2004年中期，ETS每年大約數字化重構了10至12個機翼。根據逆向工程技術的高級技術帶頭人Scott T. McAfee的說法，在Capture3D的GOM ATOS掃描儀和Geomagic軟件廣泛相結合的兩年時間內，該公司已經完成了多達120個的數字化重構和檢測項目。
　　除了速度快外，ETS也已經從新的高水平的控制中受益，這直接關系到McAfee的質量 。
' P2 e/ z$ ]2 J9 q: |6 Z　　“我們可以做從數字重構到檢驗以及趨勢分析的所有工作，這樣既節約了時間，又保證了質量和一致性” McAfee公司表示 。"負責掃描的人可以同時在Geomagic Studio軟件中處理采集的數據。使用Geomagic Qualify軟件，我們能夠做我們能做的一切來確保該模型代表了理想的實體部件"。
　　該處理過程會從ETS已經簽約數字重構的同一部件的不同樣品開始。這些樣品能夠為量化差異提供足夠的數據，不會使得掃描和數據處理消耗過多的時間。
3 k# @: M9 W- ?# \1 _- o　　通過Atos掃描儀對樣品零部件進行數字化采集，它利用一束白光投影光束投射在零件的表面上。零部件形狀通過位于掃描儀傳感器兩側的兩個集成的相機進行采集。Atos軟件可以在幾秒鐘之內計算出多達四百萬個物點的精確的三維坐標。
3 u9 P1 f) `. N6 d! _# E! {通過Atos軟件生成的STL-格式文件可以輸入到Geomagic Studio軟件中，它可以自動對各次掃描結果進行注冊并對齊，從而節省了大量用于試驗和誤差比對的時間。通過色譜圖可以生動地顯示出各次掃描對齊過程的問題，從而使偏差的辨認變得簡單。
　　McAfee表示，"數據集(Datasets)的自動對齊功能使操作變得更容易，而且這不需要任何特殊的技能" 。
" ?+ m- ?) G2 m, A- v- W/ A7 _　　按照McAfee的介紹， ETS的工程師可以通過最少的培訓，在大約一個月的時間內完全掌握并快速使用Geomagic Studio軟件。學習使用Geomagic Qualify軟件需要花費稍長一點時間，因為ETS想要的一些功能在日常使用中想達到一定的深度。
( t% H4 f7 Y9 x$ v+ O' y　　一旦數據通過Geomagic Studio軟件對齊，ETS就會通過軟件的自動工具修復STL數據、修整網格、并補洞。修整操作完成以后，緊跟著要計算出零部件相關數據的平均值，這是一個關鍵的步驟，該步驟可以去除異常值并生成一個能反映多次掃描所得平均值的單一的STL文件。
+ t, m2 l. C  `" R) t/ U5 M　　如果正在重建的零件是一個葉輪葉片，工程師可以通過Geomagic Studio軟件計算出葉片的疊加軸（形心所在的軸）。緊跟著就是將相關的數據對齊到發動機其他的部件使用的世界坐標系中。
4 B) p1 m. X- u; X$ K1 [下一步的工作是一個被稱作"混合建模"的過程，在這一過程中， 通過將Geomagic的特色功能與CAD軟件相結合，建立一個參數模型。
　　傳統的CAD通過定義2D或3D的實體結構序列來創造模型。被稱為參數化建模，CAD操作員通過指定實體的參數來控制正在建立的實體模型的形狀，從而創造設計新的模型。
　　傳統的CAD模型使得從無至有的建模過程更加便利，但在重新構造復雜表面的過程中，該方法存在的缺陷就顯現出來：它需要耗費大量的時間和精力，而且不能確保模型的精確性。在某些情況下，由于難以確定和量化控制物體形狀的參數，我們幾乎不可能通過以特征參數為基礎的方法來重建表面。
% L( Z) H3 Y- h& K　　混合建模提供了一種方案來解決傳統CAD在重構復雜表面時存在的缺陷。幾何形狀的基本參考數據-如相關基準、曲線和原始特征-可以通過三維掃描數據進行測量和提取。數據可以輕易的在CAD與Geomagic Studio軟件之間傳遞，并對各個程序所獲得的最佳結果進行取舍。
在經過一個短期的生產制造以后，ETS將抽取百分之十的零件作為樣品，并使用Geomagic Qualify軟件進行首件檢驗并做出趨勢分析。Qualify軟件可以一次性的批量處理10個或10個以上的掃描數據。結果將以ETS在Qualify中定制的Microsoft Word模版報告的形式輸出。Qualify提取這些結果，并自動生成Excel模板的趨勢分析統計報告，一次生成40個或更多。免費的Geomagic Review軟件主要用于趨勢報告的內部共享和與未獲得Studio 或 Qualify許可證的客戶共享。
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