揭秘高铁的3D“智”造,天远三维无线激光扫描系统

3D打印快讯
2020
04/15
16:22
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来源:每日科技热点

导读:2020年不少新线路是首次投入铁路运营,比如全程可刷脸进出站的京张高铁,串联革命老区的“最红高铁”等等,乘坐高铁出行已经成为更多旅客的首选。

中国高铁的外观设计可以说是十分惊艳,尤其是车头,辨识度非常高。当一辆高铁从眼前呼啸而过的时候,中国速度着实让人忍不住的惊叹!科技改变了生活,那给我们出行带来诸多便利的高铁是如何制造出来的呢?今天就来带你探秘高铁车头的玄机。

列车在高速运行过程中,最大的敌人就是空气阻力。当列车速度超过每小时300公里时,80%的阻力来自于空气,列车速度越快,空气阻力越大,所以我们看到的车头基本都是流线型,这样的设计可以降低空气阻力,节约能耗。

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传统车体材质为铝合金,由于人们对车体轻量化的要求越来越高,使用复合材料已逐渐成为了新的趋势,例如车体和车头前端部采用玻璃钢、芳纶纤维增强环氧树脂等。那么问题就来了,新材料虽然具备很多优点,但是变形量比起金属更加难以控制,这就是本次主角出场的原因。

【案例来了】
主角介绍:高铁车头
用户需求:需要检测外形加工精度
数据要求:车头外观数据完整,精度mm级
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尝试过的测量方法·

检测难点:车头由新型复合材质一次成型,尺寸大且具有复杂曲面

高铁车头是整个车体制作过程中工艺最复杂的部分,为了验证精度客户试过多种测量方法,包括:

1-传统人工测量
弊端:例如划线测量或卡板测量,不仅测量耗时长,而且不能检测复杂曲面,很多尺寸及形位特征无法有效的检测

2-接触式测量
弊端:接触式主要为打点测量,只能测量少数尺寸,不能进行工件全尺寸偏差检测。
另考虑到车头是由新型复合材料制成,接触式测量易引起外形轻微形变,因此更适合非接触式测量。

3-部分非接触式三维扫描仪
弊端:耗时长,并且精度达不到要求

推荐方案:天远三维FreeScan Trak无线跟踪式激光扫描系统
推荐理由:扫描快+精度高

也许你会问,已经试过那么多种方法,这个设备能有多快?带你回放整个扫描过程就明白了。

·扫描前:
传统非接触式三维扫描仪:只要扫描,必须先给扫描对象粘贴标记点。只有贴好标记点,扫描仪才能够识别并获取物体外观数据。这么大一个高铁车头,光标记点预计要贴1000-2000个!

使用天远三维公司(先临三维子公司)研发的无线跟踪式激光扫描系统FreeScan Trak,不贴点,直接扫直接出数据。省掉了贴3000个标记点的时间,这是不是快!

·扫描中:

使用过普通三维扫描仪的用户可能都遇到过扫描过程中卡顿的情况。而天远FreeScan Trak扫描过程非常流畅,全程无卡顿。

另外普通三维扫描仪在扫描大型样件过程中,因累计误差因素,必须搭配相应辅助设备进行误差控制(如摄影测量系统),势必增加数据采集时间。如果样件过大(比如车头),甚至需要2套扫描仪同时工作。不仅效率低,精度也不理想。相比之下,如果只需要一台FreeScan Trak,围着车头扫扫扫就好了,这是不是快!
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·扫描后:
获取的3D数据为asc,stl等格式,可直接与各类主流三维软件进行数据交互,例如:Geomagic Control X,不仅效率高并且数据可追溯。这是不是快!
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揭秘天远FreeScan Trak为啥这么神奇呢?因为它有几大法宝技术。

1-无需贴点:动态跟踪技术
基于动态光学跟踪原理,系统可对扫描头进行跟踪定位并实时精确测量目标的三维形状,实现了无需贴点的高精度三维扫描。
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(跟踪仪)

2-高精度:计量级测量
精度高达0.03mm,分辨率高达0.05mm,系统重复性高。


3-灵活操作:有线/无线双模式
即可使用有线工作模式,也可实现无线传输。当使用无线工作模式时,光学跟踪仪与扫描仪之间无需线缆连接,通过Airmaster快速搭建高速无线链路传输系统,实现无标记点、无约束的“无线自由”三维扫描。
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新设计的高铁车头在正式运营之前,都要经历从概念设计-仿真分析-模型试验-线路实车试验这些不断优化的过程。高精度的车头3D数据在整个过程中为研发人员提供了可靠的技术支撑。

除了车头,在整个高铁生产周期中,不论是车体、转向架、车上下大部件、车内设备甚至道岔等等都可以借助三维扫描仪快速、精准的获取三维数据,并且其中的部分环节还可引入自动化检测的解决方案。
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纵观整个制作过程,3D数字化技术的加入使得设计师和工程人员可以真正从传统制造工艺中解放出来,专注于智能与创新。
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