Artec 3D扫描完成了“几乎不可能”的逆向工程，辅助制造飞机备件

作者 Paul Hanaphy

3D扫描仪

挑战：对老式飞机无纹理的有机表面进行数字化处理，以期达到足够的精确度，用于开发数字副本，如有需要，还可用于制作功能性备件。

解决方案：Artec Leo、Artec Studio

效果：3D 模型细节丰富，令人惊艳，完整捕获了机身反光、无特征的玻璃纤维驾驶舱，并以虚拟形式保留了其独特的创新式设计。

为何选择Artec 3D：如果没有业内领先的Artec Leo无线式设计，捕获Sadler Vampire复杂、且被部分遮挡的几何形状几近不可能。使用Artec Studio软件的高级编辑工具，只需点击几下按钮，就可以对这些复杂的曲面进行整理，生成细节丰富的网格，为逆向工程做好准备。

试飞员驾驶Sadler Vampire轻型飞机。图片来源：维基共享资源

曾经梦想拥有自己的飞机，希望能随心所欲地飞往世界的另一个角落吗？这种无拘束的自由感激发航空业不断创新，时时刻刻有人在努力将这一幻想变成现实。

自1964年LearJet 23推出以来，私人飞机变得越来越受欢迎，设计也在不断进步，有些人追求更豪华的空中旅行，有些人则优先考虑实用性。

其中比较有创意的一种飞机出现在20世纪80年代，名叫Sadler Vampire。与许多同类飞机不同，它拥有可折叠的机翼和pod-and-boom布局（机舱在前，尾部结构提供稳定）。直到今天，这种飞机仍受到休闲飞行员的欢迎，且已被多次改造；曾经，甚至推出了一种带有机枪装备的“Piranha”版本。

然而，这类飞机属于创新实验的产物，因此它们的设计从未以CAD形式保存下来，而且备件越来越难找。面对潜在的供应问题，一位飞行员试图走在时代的前列——通过使用Artec 3D扫描技术将整个Sadler Vampire数字化。

几十年前，自第一架Sadler Vampire出售以来，飞行员便在使用这类稀缺的飞机时格外谨慎。因此，无论是为了防止故障的发生，还是他们想要自行修改，都需要创建一个数字设计的“基准线”。

虽然飞机的机翼有隆起结构，相对容易数字化，但其白色驾驶室没有铆钉，没有纹理，由反射玻璃纤维制成。摄影测量法是一种选择，但完成的模型将需要大量清理工作。

3DMakerWorld是Artec3D的美国长期合作伙伴，寻找他们帮助时，他们提出了另一种选择：采用Artec Leo。虽然Artec Space Spider也能达到所需的精度，但Leo的扫描速度高达每秒3500万点，内置显示屏和无线的多功能性使其更能胜任这项工作。

3DMakerWorld的Chad Mees使用Artec Leo对Sadler Vampire的驾驶舱部分进行数字化处理。图片来源：3DMakerWorld

3DMakerWorld工程师Chad Mees解释道：“我们的飞机比较简陋，机身放在一个发动机支架上，有一根长横梁穿过。但Artec Leo可以轻松颠倒过来，进入腔体捕获内部特征。通过内置屏幕，我还可以观察自己的操作，确保不会碰到任何东西！”

采用Artec 3D扫描的另一个优势是准确性极高，且无需使用标靶或标记。这就能确保Sadler Vampire在数字化过程中不会受到损坏，简化了工作流程，几分钟即可捕获全部所需数据。

对于高级逆向工程，公司通常会投资额外的工具，比如Geomagic for SOLIDWORKS，但对于本项目而言，Artec Studio已经足够了。

特别是，Mees表示，这款3D扫描和扫描数据处理软件的网格简化刷子非常适合消除瑕疵。通常情况下，由于驾驶舱形状不规则，这一项目可能难度很高，但使用这款工具，就能确保部件表面的契合度。

Sadler Vampire弧形驾驶舱的3D网格图。图片来源：3DMakerWorld

Mees说道：“在某些地方可能会有些小瑕疵，我们能用Artec Studio的平滑工具去除它们。在扫描不完全契合的地方，软件还能够轻松对齐表面。清理工作非常简单。”

“我们的清理工作，涉及到所有这些不同的组件，全部是在Artec Studio中完成的。我不需要再进行任何其他的网格编辑。”

回想起来，他认为Artec Studio的表面加厚工具可能在简化过程中起了作用。Vampire有许多窄小的几何，双面捕获非常棘手，但这个问题可以通过为相关地方增厚来解决。

但即使没有这个功能，最终生成的网格也可以导出并转换为纹理完整的3D模型，精细程度完全可以满足逆向工程的需要。

从Sadler Vampire提取的独立进气口3D网格。图源：3DmakerWorld

展望未来，我们认为Leo在飞机三维扫描领域，尤其是在无损检测（NDT）和计算流体动力学（CFD）领域将大有可为。

Mees 说，即使你能手动创建一个像 Vampire这类飞机的3D模型，“也不能明确说明制作是否正确”。他说，另一方面，利用Artec 3D扫描技术，您可以捕获曲面机身，并将所得数据输入CFD模拟，从而分析湍流空气对飞行器性能的影响。

目前，Vampire的所有者并不打算进行任何CFD分析，但他们现在已经有了一份设计文件，如果今后他们决定升级飞机或需要备件时，可以拿来使用。

3DmakerWorld的3D扫描顾问Kevin Stucky补充说：“Artec Leo绝对是一个理想的选择，因为视野宽广，可操作性极强。如果需要进入封闭空间，背后还拖着电源线和数据线，会非常麻烦。Leo 操作的灵活便利程度，让人感觉非常酷。”

“若非Artec Leo 3D扫描技术，我们几乎不可能获得精确的测量结果，而这次我们做到了。”

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