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(méi)有其他相關(guān)信息-沒(méi)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(guò)去的數(shù)年里，ETS通過(guò)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(guò)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。
- H' \' `; n- S" N+ F　　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。
5 T7 n5 X7 P1 M5 k- K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(wàn)個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)幾乎沒(méi)有或者根本就沒(méi)有價(jià)值。在這一處理過(guò)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(shuō)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。
　　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 。
$ ]( p8 [( |& M5 X$ n　　“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(lái)確保該模型代表了理想的實(shí)體部件"。
　　該處理過(guò)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町愄峁┳銐虻臄?shù)據(jù)，不會(huì)使得掃描和數(shù)據(jù)處理消耗過(guò)多的時(shí)間。
　　通過(guò)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(guò)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(wàn)個(gè)物點(diǎn)的精確的三維坐標(biāo)。
3 A4 t, ]$ V- e6 k" c! |  b% t4 P通過(guò)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(guò)色譜圖可以生動(dòng)地顯示出各次掃描對(duì)齊過(guò)程的問(wèn)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" 。
. P7 T" }5 p- `8 W& e8 c4 {　　按照McAfee的介紹， ETS的工程師可以通過(guò)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(guò)Geomagic Studio軟件對(duì)齊，ETS就會(huì)通過(guò)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。
" C2 D9 Y% ]- C/ @7 U# ?4 t　　如果正在重建的零件是一個(gè)葉輪葉片，工程師可以通過(guò)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。
+ a9 ~& t2 y% n  Y0 y1 Z* j* L下一步的工作是一個(gè)被稱作"混合建模"的過(guò)程，在這一過(guò)程中， 通過(guò)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(guò)定義2D或3D的實(shí)體結(jié)構(gòu)序列來(lái)創(chuàng)造模型。被稱為參數(shù)化建模，CAD操作員通過(guò)指定實(shí)體的參數(shù)來(lái)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。
; ]5 O  C) l# L1 f　　傳統(tǒng)的CAD模型使得從無(wú)至有的建模過(guò)程更加便利，但在重新構(gòu)造復(fù)雜表面的過(guò)程中，該方法存在的缺陷就顯現(xiàn)出來(lái)：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(guò)以特征參數(shù)為基礎(chǔ)的方法來(lái)重建表面。
　　混合建模提供了一種方案來(lái)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(guò)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。
在經(jīng)過(guò)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。