采用Geomagic软件赋予叶轮零件新生命

寂静天花板

美国东方技术服务公司（Eastern Technical Services，简称ETS）通常面对的是单独的叶轮零部件，没有其他相关信息-没有任何与此相关的CAD模型、图纸、尺寸标识、公差或检验数据。
" P4 l! l% U5 q- n  }) _) R在过去的数年里，ETS通过将自身内部的工程专业技术与数字形状采样和处理（DSSP）技术相结合激起了生产力的重大飞跃。
5 B! b, J: s9 ]% f+ }' F! f/ d　　DSSP是一个综合名称，包含多种先进的技术。它可以通过硬件扫描和软件处理的方式，数字化采集实物对象并自动创建具有相关结构特征的精确3D模型，以用于设计、工程、检测和定制制造。数字信号处理（DSP）针对的是音频， DSSP技术针对的是3D几何形状。
* E, {3 t2 y. [* Z8 P9 q% H　　DSSP需要两个基本组成部分：扫描仪硬件用以采集点云数据，使用软件将点云数据处理转化为可用的数字化结果。
3 F% Y4 _) E4 y4 `当然，除非能够很容易的将收集的数据处理成为下游用户在设计、工程分析、快速原型设计、制造和施工应用中所需的高质量的数字化模型，否则收集的几百万个点的数据几乎没有或者根本就没有价值。在这一处理过程中，软件将发挥关键作用。
从2000年至2004年中期，ETS每年大约数字化重构了10至12个机翼。根据逆向工程技术的高级技术带头人Scott T. McAfee的说法，在Capture3D的GOM ATOS扫描仪和Geomagic软件广泛相结合的两年时间内，该公司已经完成了多达120个的数字化重构和检测项目。
　　除了速度快外，ETS也已经从新的高水平的控制中受益，这直接关系到McAfee的质量 。
* L: c$ {+ B- M$ S8 x　　“我们可以做从数字重构到检验以及趋势分析的所有工作，这样既节约了时间，又保证了质量和一致性” McAfee公司表示 。"负责扫描的人可以同时在Geomagic Studio软件中处理采集的数据。使用Geomagic Qualify软件，我们能够做我们能做的一切来确保该模型代表了理想的实体部件"。
/ V" r+ U7 d6 E. O# D　　该处理过程会从ETS已经签约数字重构的同一部件的不同样品开始。这些样品能够为量化差异提供足够的数据，不会使得扫描和数据处理消耗过多的时间。
$ J" {( C; }* _- X& O　　通过Atos扫描仪对样品零部件进行数字化采集，它利用一束白光投影光束投射在零件的表面上。零部件形状通过位于扫描仪传感器两侧的两个集成的相机进行采集。Atos软件可以在几秒钟之内计算出多达四百万个物点的精确的三维坐标。
- M7 Y% N* U! j' h通过Atos软件生成的STL-格式文件可以输入到Geomagic Studio软件中，它可以自动对各次扫描结果进行注册并对齐，从而节省了大量用于试验和误差比对的时间。通过色谱图可以生动地显示出各次扫描对齐过程的问题，从而使偏差的辨认变得简单。
　　McAfee表示，"数据集(Datasets)的自动对齐功能使操作变得更容易，而且这不需要任何特殊的技能" 。
　　按照McAfee的介绍， ETS的工程师可以通过最少的培训，在大约一个月的时间内完全掌握并快速使用Geomagic Studio软件。学习使用Geomagic Qualify软件需要花费稍长一点时间，因为ETS想要的一些功能在日常使用中想达到一定的深度。
3 W# }% }$ E5 F$ A& q　　一旦数据通过Geomagic Studio软件对齐，ETS就会通过软件的自动工具修复STL数据、修整网格、并补洞。修整操作完成以后，紧跟着要计算出零部件相关数据的平均值，这是一个关键的步骤，该步骤可以去除异常值并生成一个能反映多次扫描所得平均值的单一的STL文件。
  K) K6 v0 m+ ?3 g" y( F, b, ?& j  n5 y　　如果正在重建的零件是一个叶轮叶片，工程师可以通过Geomagic Studio软件计算出叶片的叠加轴（形心所在的轴）。紧跟着就是将相关的数据对齐到发动机其他的部件使用的世界坐标系中。
下一步的工作是一个被称作"混合建模"的过程，在这一过程中， 通过将Geomagic的特色功能与CAD软件相结合，建立一个参数模型。
　　传统的CAD通过定义2D或3D的实体结构序列来创造模型。被称为参数化建模，CAD操作员通过指定实体的参数来控制正在建立的实体模型的形状，从而创造设计新的模型。
+ G* T3 U# b& @; }$ c* M' ^7 h　　传统的CAD模型使得从无至有的建模过程更加便利，但在重新构造复杂表面的过程中，该方法存在的缺陷就显现出来：它需要耗费大量的时间和精力，而且不能确保模型的精确性。在某些情况下，由于难以确定和量化控制物体形状的参数，我们几乎不可能通过以特征参数为基础的方法来重建表面。
　　混合建模提供了一种方案来解决传统CAD在重构复杂表面时存在的缺陷。几何形状的基本参考数据-如相关基准、曲线和原始特征-可以通过三维扫描数据进行测量和提取。数据可以轻易的在CAD与Geomagic Studio软件之间传递，并对各个程序所获得的最佳结果进行取舍。
在经过一个短期的生产制造以后，ETS将抽取百分之十的零件作为样品，并使用Geomagic Qualify软件进行首件检验并做出趋势分析。Qualify软件可以一次性的批量处理10个或10个以上的扫描数据。结果将以ETS在Qualify中定制的Microsoft Word模版报告的形式输出。Qualify提取这些结果，并自动生成Excel模板的趋势分析统计报告，一次生成40个或更多。免费的Geomagic Review软件主要用于趋势报告的内部共享和与未获得Studio 或 Qualify许可证的客户共享。
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