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(shù)服務(wù)公司（Eastern Technical Services，簡稱ETS）通常面對(duì)的是單獨(dú)的葉輪零部件，沒有其他相關(guān)信息-沒有任何與此相關(guān)的CAD模型、圖紙、尺寸標(biāo)識(shí)、公差或檢驗(yàn)數(shù)據(jù)。
在過去的數(shù)年里，ETS通過將自身內(nèi)部的工程專業(yè)技術(shù)與數(shù)字形狀采樣和處理（DSSP）技術(shù)相結(jié)合激起了生產(chǎn)力的重大飛躍。
# N4 E& ^% c/ x7 k　　DSSP是一個(gè)綜合名稱，包含多種先進(jìn)的技術(shù)。它可以通過硬件掃描和軟件處理的方式，數(shù)字化采集實(shí)物對(duì)象并自動(dòng)創(chuàng)建具有相關(guān)結(jié)構(gòu)特征的精確3D模型，以用于設(shè)計(jì)、工程、檢測和定制制造。數(shù)字信號(hào)處理（DSP）針對(duì)的是音頻， DSSP技術(shù)針對(duì)的是3D幾何形狀。
　　DSSP需要兩個(gè)基本組成部分：掃描儀硬件用以采集點(diǎn)云數(shù)據(jù)，使用軟件將點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)化為可用的數(shù)字化結(jié)果。
$ q. R. F; ?1 y0 V( \當(dāng)然，除非能夠很容易的將收集的數(shù)據(jù)處理成為下游用戶在設(shè)計(jì)、工程分析、快速原型設(shè)計(jì)、制造和施工應(yīng)用中所需的高質(zhì)量的數(shù)字化模型，否則收集的幾百萬個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)幾乎沒有或者根本就沒有價(jià)值。在這一處理過程中，軟件將發(fā)揮關(guān)鍵作用。
從2000年至2004年中期，ETS每年大約數(shù)字化重構(gòu)了10至12個(gè)機(jī)翼。根據(jù)逆向工程技術(shù)的高級(jí)技術(shù)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(jié)合的兩年時(shí)間內(nèi)，該公司已經(jīng)完成了多達(dá)120個(gè)的數(shù)字化重構(gòu)和檢測項(xiàng)目。
: C! {- ^: w" @$ y& Y　　除了速度快外，ETS也已經(jīng)從新的高水平的控制中受益，這直接關(guān)系到McAfee的質(zhì)量 。
　　“我們可以做從數(shù)字重構(gòu)到檢驗(yàn)以及趨勢分析的所有工作，這樣既節(jié)約了時(shí)間，又保證了質(zhì)量和一致性” McAfee公司表示 。"負(fù)責(zé)掃描的人可以同時(shí)在Geomagic Studio軟件中處理采集的數(shù)據(jù)。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(shí)體部件"。
, d8 h6 ?, @+ T6 i3 m% U　　該處理過程會(huì)從ETS已經(jīng)簽約數(shù)字重構(gòu)的同一部件的不同樣品開始。這些樣品能夠?yàn)榱炕�差異提供足夠的�?shù)據(jù)，不會(huì)使得掃描和數(shù)據(jù)處理消耗過多的時(shí)間。
/ r2 {$ [- o: }2 r5 P, q) e' e# H- e  F　　通過Atos掃描儀對(duì)樣品零部件進(jìn)行數(shù)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(cè)的兩個(gè)集成的相機(jī)進(jìn)行采集。Atos軟件可以在幾秒鐘之內(nèi)計(jì)算出多達(dá)四百萬個(gè)物點(diǎn)的精確的三維坐標(biāo)。
8 ^, Q; p! y, G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(dòng)對(duì)各次掃描結(jié)果進(jìn)行注冊(cè)并對(duì)齊，從而節(jié)省了大量用于試驗(yàn)和誤差比對(duì)的時(shí)間。通過色譜圖可以生動(dòng)地顯示出各次掃描對(duì)齊過程的問題，從而使偏差的辨認(rèn)變得簡單。
　　McAfee表示，"數(shù)據(jù)集(Datasets)的自動(dòng)對(duì)齊功能使操作變得更容易，而且這不需要任何特殊的技能" 。
　　按照McAfee的介紹， ETS的工程師可以通過最少的培訓(xùn)，在大約一個(gè)月的時(shí)間內(nèi)完全掌握并快速使用Geomagic Studio軟件。學(xué)習(xí)使用Geomagic Qualify軟件需要花費(fèi)稍長一點(diǎn)時(shí)間，因?yàn)镋TS想要的一些功能在日常使用中想達(dá)到一定的深度。
　　一旦數(shù)據(jù)通過Geomagic Studio軟件對(duì)齊，ETS就會(huì)通過軟件的自動(dòng)工具修復(fù)STL數(shù)據(jù)、修整網(wǎng)格、并補(bǔ)洞。修整操作完成以后，緊跟著要計(jì)算出零部件相關(guān)數(shù)據(jù)的平均值，這是一個(gè)關(guān)鍵的步驟，該步驟可以去除異常值并生成一個(gè)能反映多次掃描所得平均值的單一的STL文件。
　　如果正在重建的零件是一個(gè)葉輪葉片，工程師可以通過Geomagic Studio軟件計(jì)算出葉片的疊加軸（形心所在的軸）。緊跟著就是將相關(guān)的數(shù)據(jù)對(duì)齊到發(fā)動(dòng)機(jī)其他的部件使用的世界坐標(biāo)系中。
. j& u: k4 `9 P5 \0 |; E下一步的工作是一個(gè)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(jié)合，建立一個(gè)參數(shù)模型。
　　傳統(tǒng)的CAD通過定義2D或3D的實(shí)體結(jié)構(gòu)序列來創(chuàng)造模型。被稱為參數(shù)化建模，CAD操作員通過指定實(shí)體的參數(shù)來控制正在建立的實(shí)體模型的形狀，從而創(chuàng)造設(shè)計(jì)新的模型。
; o/ k+ W# ~8 v- S# T) T　　傳統(tǒng)的CAD模型使得從無至有的建模過程更加便利，但在重新構(gòu)造復(fù)雜表面的過程中，該方法存在的缺陷就顯現(xiàn)出來：它需要耗費(fèi)大量的時(shí)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(shù)，我們幾乎不可能通過以特征參數(shù)為基礎(chǔ)的方法來重建表面。
! ^% h1 B' W1 w' N4 h- f! K　　混合建模提供了一種方案來解決傳統(tǒng)CAD在重構(gòu)復(fù)雜表面時(shí)存在的缺陷。幾何形狀的基本參考數(shù)據(jù)-如相關(guān)基準(zhǔn)、曲線和原始特征-可以通過三維掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行測量和提取。數(shù)據(jù)可以輕易的在CAD與Geomagic Studio軟件之間傳遞，并對(duì)各個(gè)程序所獲得的最佳結(jié)果進(jìn)行取舍。
在經(jīng)過一個(gè)短期的生產(chǎn)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(jìn)行首件檢驗(yàn)并做出趨勢分析。Qualify軟件可以一次性的批量處理10個(gè)或10個(gè)以上的掃描數(shù)據(jù)。結(jié)果將以ETS在Qualify中定制的Microsoft Word模版報(bào)告的形式輸出。Qualify提取這些結(jié)果，并自動(dòng)生成Excel模板的趨勢分析統(tǒng)計(jì)報(bào)告，一次生成40個(gè)或更多。免費(fèi)的Geomagic Review軟件主要用于趨勢報(bào)告的內(nèi)部共享和與未獲得Studio 或 Qualify許可證的客戶共享。
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