2020年 4月 29日

Vorteq使用Artec Leo制作实体高速WX-R场地车

在专业骑行和奥林匹克骑行中，风阻会拖人后腿。但借助最新款手持式3D扫描科技，以及前沿CFD（计算流体力学）分析、CAD技术、创新设计，英国公司Vorteq和WX-R工程师合作，制作出突破风阻的场地车，已在骑行界引起不小轰动。

Vorteq WX-R场地车

对骑手而言，高达80%的空气阻力来自自身，剩下20%左右来源于自行车，但该比例并非一成不变。比方说，骑手身穿Vorteq紧身衣身体阻力很小，和普通骑行服相比，CdA（风阻系数 x 面积）大幅降低。那下一步自然就要从自行车身上动脑筋，如何使车身更简洁。如此，节省的时间和精力不可小觑。

比如，在5小时铁人三项的自行车赛中，流线型场地车要比普通场地车更早抵达终点。但是如何进一步提升自行车的速度，从最快的那些场地车中继续脱颖而出？

WX-R Vorteq 车叉

几十年来，场地车制造商始终致力于打造沥青公路上的最佳场地车，但通常情况下，他们都是基于竞争对手的设计建模的。有时会配合风洞和CFD测试。但是。他们忽略了关键一点：速度方程中的人类因素。骑手自身、自行车、骑行方式一起，共同作用，决定了速度。

TotalSim公司Vorteq的设计工程师多年来通过与F1等赛车运动合作，积累了大量CFD经验，解决了棘手的工程难题，为客户提供强大的解决方案，因此，他们决定将目光转向自行车赛，制作全球速度最快的场地车。

Vorteq Tokyo把手

项目第一阶段需要捕获一系列专业场地车，且3D分辨率要高。扫描完后，自行车3D模型将用于前沿CFD分析，并结合最新风洞测试研究，包括分析骑手（自行车车主）骑行习惯的人体运动学，待一切完成后，制作成极致流线型场地车Vorteq WX-R。

他们需要一款能满足所有要求的专业手持式3D扫描仪，包括无可挑剔的准确度、捕获速度、无线操作，因此，最终只剩一款可选： Artec Leo，多次获奖的无线式3D扫描仪，可捕获中型物体，且色泽鲜艳。Artec Leo不到一分钟即可完整捕获一辆专业场地车，Artec 3D大使Central Scanning向Vorteq推荐并提供了这款扫描仪。

Artec Leo

Central Scanning的Alex Chung说道，“Vorteq的母公司TotalSim是英国第一家在2019年1月收到旗舰产品Artec Leo的客户，之后，他们的成绩节节攀升。作为Artec资深用户，Vorteq很快就解锁了Artec Leo的速度、便携度和灵活度等优势，改变了紧身骑行服的设计工艺，直接让骑手坐在自行车上进行3D捕获。现在，他们又把思路拓展到了Vorteq WX-R项目上，这次全方位结合Leo的扫描动力和灵活性，来制作令人惊叹的场地车。能与TotalSim和 Vorteq合作创新， Central Scanning很骄傲。”

使用Artec Leo在SSEH风洞中3D扫描骑手与自行车

Vorteq计量工程师Sam Quilter解释了他们的扫描流程，“我们用Leo扫描了一系列自行车，获得精准数字模型，之后在CFD系统中进行对比，找出造成风阻差异的原因，并对3D模型作出结构调整和修改，改进性能。这样一来，我们就能取各款自行车之长，并合成一辆自行车，进行后续工作了。”

Quilter继续补充道，“在设计的同时，我们还在Silverstone (SSEH)的风洞中分析了骑手，了解他们如何施力，影响整辆车。这过程中会获得大量有用的数据，这对于我们设计这辆车非常关键。”

“举个例子说明3D扫描在研发中期起到了多大的作用，我们把每位骑手的自行车都放在一个升起的装置上，然后在曲轴处施加不同程度的负重，给车架增加一些曲率，研究车辆是如何屈伸和扭转的。这些步骤一直重复到最大负荷，来模拟踏板、曲轴、轮轴所承受的扭矩。同时，我们使用Artec Space Spider 3D扫描仪精确捕获自行车架，并根据扫描生成偏离图，展现车架发生弯曲的过程和位置。”

“扫描的车架出现了明显偏离，因为全都是碳纤维材料。向下施压时，也会出现一定程度的弯曲。我们想对此进行量化，因为骑手反映他们喜爱自己的场地车，也想知道自己爱车的弯曲程度和抗压能力。但是曲率太大也会损耗骑手的体力，车轮会把压力分散到车架。我们也需要找到弯曲发生的部位。”

Vorteq Tokyo固定车座架

Quilter和Vorteq的团队自创了Artec Leo扫描处理工艺。过程如下，“首先把扫描导入至后期处理软件Artec Studio中，这一过程对于自行车扫描数据而言，非常之快。然后，我们检查数据是否完好。这一步基本不成问题，但大概检查一下也是明智之举。之后，我们可能要用橡皮擦擦除多余数据。再使用默认设置进行全局对准，默认设置就很适合我们的需求。

Quilter继续补充道，“之后，我们进行尖锐融合，因为我们处理的是坚固的零部件和车架结构，如果处理人体扫描制作紧身骑行服，考虑到人体解剖结构的自然曲线，平滑融合会更合适。相比而言，尖锐融合会保留所有车模需要的复杂几何细节。然后我们以OBJ文件形式导出到Geomagic Wrap，进行其他设计，最后，将最终的3D模型发送到定制CFD系统中。”