三维扫描如何应用在超级跑车中

与大多数波兰汽车项目不同的是，Arrinera Hussarya是从基层一步步建立起来的。汽车车身、发动机、内饰，尽管它们已经被证明是可行的，但仍然需要重新设计来满足所有的要求，同时也要展现超级跑车的美学。

逆向工程减少生产成本
重新设计一款超级跑车不仅非常耗时，同时也很昂贵。Arrinera的工程师们经过长期的探索来降低成本，最终它们选定了逆向工程这种方式，即重构现有元素的3d数据来完成重新设计。

通过专业的SMARTTCH 三维扫描仪，超跑工程师们能够快速获取汽车零部件几何上的全部3d数据。3D扫描技术最为出色的案例就是离合器外壳的逆向设计和制造。

超跑的离合器受到的压力与普通车辆的完全不同，这已经不是什么秘密。一个810牛/米的扭矩对离合器的要求不仅是性能上要求可靠，而且要轻量化设计。因为有三维扫描仪，所以使得获取市面上已有、已存在的外壳的3D数据成为可能，然后在逆向设计软件中重新设计来安装柄座，同时需要适配车辆的原有构造。

绿光是未来趋势
MICRON3D 10M三维扫描仪拥有1000万像素CCD镜头，可用于精确测量、采集数据。该技术基于绿色的LED光源，测量效果比应用白光的三维扫描仪高30%。案例中机型采用800*600mm的视野（该视野可在出厂前根据要求定制），该款三维扫描仪扫描物体时获取的整体数据能达到0.084mm的精度。若是300*200mm的视野则可达到0.008mm的单幅精度。

实际上，这意味着一次测量就能扫描到80*60cm的面积。不同于市面上其他现有的解决方案，SMARTTCH三维扫描仪永远只有一个校准的测量体积，这确保了用户上手就可以使用，无需再调校设备，这不仅节省了时间，而且避免了校准对精度的影响。MICRON3D green也是按照德国VDI/VDE 2634计量标准来认证的，这给了Arrinera公司信心，他们深信，测量误差不会超过设备精度证书中给出的数值。

三维扫描仪是计量设备
SMARTTCH三维扫描仪是通过投影到物体的表面来测量。光栅条纹的变形取决于曲率并被测量头内集成的CCD探测器记录。该设备可采集所有可见的表面。为了获取物体各个面的全面3d数据，扫描中需要用到转盘。转盘承载能力超过300公斤，直径只有50公分，这足以对大部分汽车部件进行完整的测量。

CCD探测器的图像会通过特殊软件算法被准换成点云，每个点云包含有通过XYZ轴描述的3d数据信息，经过后期处理后可以用于质量控制，出质量检测报告，在Arrinera公司的案例中是通过重新逆向设计并通过数控机床来加工模型。

对于500万或者1000万像素的分辨率单次测量的点云分别有500万或者1000万个点，像素数对决定了被测对象的扫描细节。在Arrinera的案例中，应用了1000万像素的三维扫描仪，因为需要精确的还原被测对象。

从两侧扫描离合器外壳，得到两个整体点云数据。每个点云有六个单独的测量幅面。扫描仪配合自动转盘使每个测量面初步对齐，其他对齐数据方式例如使用定位标记，形状拼接。

在SMARTTECH三维测量软件中对齐点云
在扫描过程中，通过SMARTTCH三维测量软件将点云转换成三角形网格。每台SMARTTCH三维扫描仪都配备了测量软件。在数据转换前，我们需要先调整测量结果，我们用三点法进行对齐，选择三个共同点。软件由此自动确定彼此的位置。我们的目标是获得扫描对象的整体点云数据。自动转盘的使用大大简化了对比结果操作的复杂性。

在把点云转换成三角形网格之前，我们需要用到全局对齐的功能，这是基于点的位置来精确的把所有点云跟另一个测量数据对齐。在这个阶段，我们必须清除不同数据带来的重叠区域。在这些操作之后，点云就转换成了三角形网格，Arrinera选择的stl格式，stl是当下最流行的三角形网格格式，能够兼容3D打印机和铣床。三角形网格也可以用作CAD建模的基础。Arrinera生成并调整了CAD模型，然后导入软件操作数控机床。3D扫描不仅降低了公司的预算压力，同时也使专用零件的制造成为可能。

用定位标记扫描大对象
因为物体的尺寸不同，在测量实验室用转盘进行三维扫描并不总是行得通，这就需要使用定位标记法，可以在产线上进行测量。第二个例子讨论了这个方法。在第一个复制品的生产过程中，尽管经过了长时间的设计过程，但不是所有部件都和最初计划的完全一样。

Arrinera的工程师就遇到了那样的问题。汽车左侧的底座被调整了用以优化结构。为了保持车辆的对称性，另一面的底座必须完全一样。Arrinera用的传统测量方法没办法获得完整的3d数据，因此他们决定用SMARTTECH的3D扫描技术。

因为MICRON3D green的外壳是碳纤维做的，因此可以在车间使用。内部的部件由F7级别的过滤器提供保护。耐用的机身外壳不仅保证了稳定性，而且保证了测量数据的高质量。另外，内部的减震系统也有效抑制了可能影响结果精度的振动。

现有底座的几何数据直接从实物原型中收集。Arrinera Hussarya在一个平台上，车门阻碍了接触底座。因为底座的尺寸远远大于三维扫描仪的可视范围，所以有必要使用具有定位标记功能的扫描法。

使用标记点的测量方法需要在扫描面上粘贴特殊的定位标记点。SMARTTCH3Dmeasure 三维软件操作三维扫描仪在两个独立测量面上找到五个共同点，然后将它们对齐。三维扫描仪操作员对他的产品有一个完整的视图，可以轻松地添加底座剩余的扫描部分。投影仪和ccd探测器之间的尖角使我们获得大量的几何数据。

用定位标记进行的三维扫描的结果是使没对齐的点云，在SMARTTCH3D软件中的进一步的后期处理，因为设计很直观，能够自动进行单独每一次的操作。在这种情况下，也有必要在Arrinera使用的Geomagic Design X中创建一个参考的CAD模型。该模型与制造必要零件的切割机和折弯机兼容。

有了给定元素的CAD模型后就可以运用3D打印技术进行快速原型制造。Arrinera从波兹南一家叫OMNI3D的公司选择了这个方案，他们的旗舰产品Factory 2.0 能够运用熔丝制造技术生产巨大的3D模型。该装置用于快速成型，设计过程需要持续改进组件，这样就能一次生产多个而不止一个原型件。如果是用传统方法的话，将耗费大量时间和生产成本。

OMNI3D为Arrinera按1:1的比例打印镜框，该技术不仅可以让超跑生产商快速制作原型，也可以生产ABS的零部件。应用了3D打印技术后，Arrinera可以减轻零件的重量，这对于超跑来说是至关重要的，尤其是决定是否安装某个特定元素。设计和制造第一辆赛车不仅是一项工程，更是财务上的挑战。3D打印既节省了成本，又保证了数据获取，原型制造和生产上的精度。Arrinera运用了3D打印技术后，大大加快了原型制作的进度，为生产节约了时间。