采用Geomagic軟件賦予葉輪零件新生命

寂靜天花板

美國(guó)東方技術(shù)服務(wù)公司（Eastern Technical Services，簡(jiǎn)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),。
) o. k( w! U# T8 m: w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。
　　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(cè)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。
& ~7 {& s9 a1 E# a　　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,。
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,。
/ \4 v0 F# g2 F4 r' M+ g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(cè)項(xiàng)目。
7 K4 v5 D" L1 d7 ]# I　　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 。
; v. c1 G; v( u! s. I* @　　“我們可以做從數(shù)字重構(gòu)到檢驗(yàn)以及趨勢(shì)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"。
* g4 w( W2 k5 s　　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。
/ e1 M( h2 G: v) [' ^/ I　　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),。
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(jiǎn)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" 。
7 y# T& D2 \1 c4 G　　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(zhǎng)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。
( @. Q7 _* G' t& m1 l& S　　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。
, I% R" |+ K! N$ k2 @* 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,。
8 Z) w$ `: \7 i8 {: Z　　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,。
　　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。
　　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(cè)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,。
! m$ p9 Q# H1 w2 o8 N0 i  K9 h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(shì)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(shì)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(shì)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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