Catesby Projects利用Artec 3D扫描技术为精英赛车队提高圈速

Catesby Projects工程师正在用Artec Leo对一辆轿车进行3D扫描

在赛车运动的世界里，微小的差距往往是决定胜负的关键。零点几秒的时间听起来似乎很短，但如果每一圈都输给对手，那么你的车队很快就会被甩在后面。

那么，这些赛车如何找到缩短单圈时间的方法呢？这取决于我们讨论哪类比赛。在一级方程式赛车中，每个车队都从零开始设计制造自己的赛车。虽然有些车队肯定会从其他车队那里汲取灵感，但这项运动的竞争模式为“开发赛”打开了一条路，即车队在整个赛季中比拼单圈时间。

实际上，F1 赛车的制造者会对底板、侧裙、前翼、后翼和其他空气动力部件进行重新设计，让赛车在飞驰时更高效。

然而，单车型系列赛的情况略有不同。由于这些赛车手的车型都是相同的，因此很难找到突破口，车队工程师也不得不专注于优化设置，而不是参加开发赛。

正在用Artec Leo进行3D扫描的摩托车

但是，模拟工作的前提是你有准确的三维模型来进行测试，而制造商往往不愿意提供这些宝贵的CAD 模型数据。这下就轮到Catesby Projects上场了。这家公司总部位于英国，届时，空气动力学和仿真专家会扫描这些汽车，并为单一和多系列车队创建可直接用于研发的3D模型。

Catesby Projects项目经理Jon Paton解释道：“比方说，有人买了一辆车准备参加系列赛。他们不能改动或改装，但仍然希望尽可能实现最佳设置”。

“我们对其进行扫描，并进行计算机模拟，找出空气动力方面可能出现的变化。然后，我们向他们演示改变前翼角度或增加一些倾角（底角）能够在特定赛道上发挥作用。”

“有了3D扫描，我们就能进行大量的模拟工作，所有这些工作都是虚拟进行的，甚至无需查看CAD 数据，即可制作实体模型。”

3D扫描，唯一“正解”

Catesby是工程咨询集团TotalSim的一部分， 提供物理和计算测试服务，以促进航空开发和验证。Artec 3D扫描技术目前已协助实现了其中的许多功能，但仍有不足之处。

使用Artec Leo三维扫描，采集数据直接显示在内置显示屏上

由于单一车型的赛事制造商不愿意共享CAD数据，工程师们“实际上别无选择，只能依靠3D扫描仪”。

起初，公司采用摄影测量套件（采集整体数据）和 Artec Eva （采集精细细节）完成的。之后，公司与Artec大使Central Scanning合作，改用更先进的Artec Leo和Ray，大幅提升了工作精度和速度。

“使用这些设备，我们可以直接在现场用短短几天时间扫描一辆赛车。我们把车拆开，Ray用大约四小时扫描整个车身，”Paton说。“然后我们一点点地拆解，以扫描每一根管道，然后拆下轮子，用 Leo 扫描卡钳、刹车片和其他所有零件，再把它们重新组装起来。”

起初，Ray帮助Catesby实现了更高精度的远距扫描，随后，他们有了更高难度的目标，有一次，团队甚至采集了整架直升机。但自从有了比Ray 更快、扫描范围更广的Artec Ray II后，他们的工作流程达到了全新水平。

Artec Ray II内置显示屏可显示汽车扫描的剩余时间

现在，借助Ray II，他们可以更快速地扫描车辆，然后用多功能无线式 Leo扫描仪采集关键区域，并根据每个部分的高分辨率数据构建模型。初级设计工程师Tom Parrish说，他在六个月前加入公司时首次体验了 Leo三维扫描仪，使用这款设备非常轻松。

Parrish解释道：“我第一次使用设备时，就记得流程简单明了。由于它的用户界面非常友好，出错的概率也很小。为了练习，我扫描了一张沙发和一把椅子，第一次看到3D模型实时显示在内置显示屏上时，真的太酷了！”

Paton 补充道，Catesby在其美国办事处有一款价格低廉的有线扫描仪，而Artec Leo不仅摆脱线缆束缚更加灵活，扫描速度也相对更快。

Artec Leo扫描微微倾斜的摩托车，以捕获详细细节

“我们去巴西、法国和德国出差，也能带着Leo直接登机，在那里扫描两天，再飞回来。

CFD模拟工作

Artec Studio也是 Catesby 3D扫描工作流程的重要部分。一旦完成采集，他们就会使用这款出色的软件来对齐、整理网格。Parrish特别喜欢它的对齐工具，它能把“补丁拼接起来”，这样“即便某次扫描缺数据，你也可以将它与另一次扫描对齐，得到一个完整的模型。”

对于希望自动处理扫描数据的用户而言，Artec Studio的智能模式不可忽视，它能选择最合适的算法来处理给定的数据集。如果需要，用户还可以进入设置界面，对其进行单独调整。

事实证明，后一种工作流程更适合Catesby的日常业务。事实上，Parrish说，“随意尝试不同设置”，反而让他找到了一种方法，能“让较小的对象准确对齐并融合起来”，同时 “减少网格中的多边形数量”，从而最大限度地压缩导出文件的大小。

通过Artec Studio，Catesby将网格发送到Geomagic和Hypermesh等先进的工程软件中，以进一步完成孔填补等打磨工作，并创建可用于CFD的3D模型。通过CFD模拟，Paton 和他的同事们就能帮助车队迅速找到优化赛车阻力和下压力性能的方式。

Paton解释说：“这一切都是为了帮助赛车工程师更快地调试赛车，从而优化性能。如果他们有足够的时间，完全可以在赛道上进行测试，但他们的时间有限，因此更希望自己出现在赛道上时，已经调试好了初始设置。”

“每个赛道的情况都不一样，但我们可以帮助他们解决这个问题。如果是低阻力赛道与高下压力赛道，模拟工具就能帮助他们调试到合适的状态。”

开创 “洗车式扫描”

Catesby正与冠军车队合作，下一步的发展方向值得期待。在汽车领域，Paton 的目标是创建一个更简化的“洗车式扫描”工作流程，只需一次操作就能对汽车进行全面捕获。

升级到 Ray II 后，外部数字化的时间已经减少一半，同时提供了更高质量的效果，更好地捕捉到诸如底盘、轮拱等隐藏细节，不再需要这么多Leo 后续扫描。由于Ray II的数据处理和融合速度也快得多，现在，团队希望能在两天内从零开始创建CAD模型，这样的速度让他们能在测两次试之间分析单座赛车的设置变化。

不过，该公司不仅对汽车感兴趣，还想为人创建3D模型。其姊妹公司Vorteq曾将 3D 扫描技术用于开发公路自行车，而Catesby现在正运营一个长2.7公里的地下测试设施，其目标是要利用3D扫描技术来捕获每一辆通过隧道的车辆。

Artec Ray II正在对Catesby的测试隧道设施进行三维扫描

此外，Catesby也有运动员扫描业务，他们与奥运选手合作，为其制作尽可能紧身且符合空气动力学的装备。展望未来，Paton说Catesby在这两方面都大有可为，扫描技术可用于分析赛车运动选手，并在自行车领域中“不断提速”。

Paton总结说：“定制设计在骑行运动中越来越常见了，无论是骑行服还是自行车。因此，快速捕获几何的能力至关重要。”

“据我们所知，Artec Leo或许是定制运动员装备的最佳无接触解决方案之一。”