揭秘高鐵的3D“智”造,，天遠三維無線激光掃描系統(tǒng)

來源：每日科技熱點

導讀：2020年不少新線路是首次投入鐵路運營,，比如全程可刷臉進出站的京張高鐵,，串聯(lián)革命老區(qū)的“最紅高鐵”等等,，乘坐高鐵出行已經(jīng)成為更多旅客的首選,。

中國高鐵的外觀設計可以說是十分驚艷,，尤其是車頭,，辨識度非常高。當一輛高鐵從眼前呼嘯而過的時候,，中國速度著實讓人忍不住的驚嘆,！科技改變了生活,，那給我們出行帶來諸多便利的高鐵是如何制造出來的呢？今天就來帶你探秘高鐵車頭的玄機,。

列車在高速運行過程中,，最大的敵人就是空氣阻力。當列車速度超過每小時300公里時,，80%的阻力來自于空氣,，列車速度越快，空氣阻力越大,，所以我們看到的車頭基本都是流線型,，這樣的設計可以降低空氣阻力，節(jié)約能耗,。

傳統(tǒng)車體材質(zhì)為鋁合金,，由于人們對車體輕量化的要求越來越高，使用復合材料已逐漸成為了新的趨勢,，例如車體和車頭前端部采用玻璃鋼,、芳綸纖維增強環(huán)氧樹脂等。那么問題就來了,，新材料雖然具備很多優(yōu)點,，但是變形量比起金屬更加難以控制，這就是本次主角出場的原因,。

【案例來了】
主角介紹：高鐵車頭
用戶需求：需要檢測外形加工精度
數(shù)據(jù)要求：車頭外觀數(shù)據(jù)完整,，精度mm級

嘗試過的測量方法·

檢測難點：車頭由新型復合材質(zhì)一次成型，尺寸大且具有復雜曲面

高鐵車頭是整個車體制作過程中工藝最復雜的部分,，為了驗證精度客戶試過多種測量方法,，包括：

1-傳統(tǒng)人工測量
弊端：例如劃線測量或卡板測量，不僅測量耗時長,，而且不能檢測復雜曲面,，很多尺寸及形位特征無法有效的檢測

2-接觸式測量
弊端：接觸式主要為打點測量，只能測量少數(shù)尺寸,，不能進行工件全尺寸偏差檢測,。
另考慮到車頭是由新型復合材料制成，接觸式測量易引起外形輕微形變,，因此更適合非接觸式測量,。

3-部分非接觸式三維掃描儀
弊端：耗時長，并且精度達不到要求

推薦方案：天遠三維FreeScan Trak無線跟蹤式激光掃描系統(tǒng)
推薦理由：掃描快+精度高

也許你會問,，已經(jīng)試過那么多種方法,，這個設備能有多快？帶你回放整個掃描過程就明白了,。

·掃描前：
傳統(tǒng)非接觸式三維掃描儀：只要掃描,，必須先給掃描對象粘貼標記點,。只有貼好標記點，掃描儀才能夠識別并獲取物體外觀數(shù)據(jù),。這么大一個高鐵車頭,，光標記點預計要貼1000-2000個！

使用天遠三維公司（先臨三維子公司）研發(fā)的無線跟蹤式激光掃描系統(tǒng)FreeScan Trak,，不貼點,，直接掃直接出數(shù)據(jù)。省掉了貼3000個標記點的時間,，這是不是快,！

·掃描中：
使用過普通三維掃描儀的用戶可能都遇到過掃描過程中卡頓的情況。而天遠FreeScan Trak掃描過程非常流暢,，全程無卡頓,。

另外普通三維掃描儀在掃描大型樣件過程中，因累計誤差因素,，必須搭配相應輔助設備進行誤差控制（如攝影測量系統(tǒng)）,，勢必增加數(shù)據(jù)采集時間。如果樣件過大（比如車頭）,，甚至需要2套掃描儀同時工作,。不僅效率低，精度也不理想,。相比之下，如果只需要一臺FreeScan Trak,，圍著車頭掃掃掃就好了,，這是不是快！

·掃描后：
獲取的3D數(shù)據(jù)為asc,stl等格式,，可直接與各類主流三維軟件進行數(shù)據(jù)交互,，例如：Geomagic Control X，不僅效率高并且數(shù)據(jù)可追溯,。這是不是快,！

揭秘天遠FreeScan Trak為啥這么神奇呢？因為它有幾大法寶技術,。

1-無需貼點：動態(tài)跟蹤技術
基于動態(tài)光學跟蹤原理,，系統(tǒng)可對掃描頭進行跟蹤定位并實時精確測量目標的三維形狀，實現(xiàn)了無需貼點的高精度三維掃描,。

（跟蹤儀）

2-高精度：計量級測量
精度高達0.03mm,，分辨率高達0.05mm，系統(tǒng)重復性高,。


3-靈活操作：有線/無線雙模式
即可使用有線工作模式,，也可實現(xiàn)無線傳輸,。當使用無線工作模式時，光學跟蹤儀與掃描儀之間無需線纜連接,，通過Airmaster快速搭建高速無線鏈路傳輸系統(tǒng),，實現(xiàn)無標記點、無約束的“無線自由”三維掃描,。

新設計的高鐵車頭在正式運營之前,，都要經(jīng)歷從概念設計-仿真分析-模型試驗-線路實車試驗這些不斷優(yōu)化的過程。高精度的車頭3D數(shù)據(jù)在整個過程中為研發(fā)人員提供了可靠的技術支撐,。

除了車頭,，在整個高鐵生產(chǎn)周期中，不論是車體,、轉(zhuǎn)向架,、車上下大部件、車內(nèi)設備甚至道岔等等都可以借助三維掃描儀快速,、精準的獲取三維數(shù)據(jù),，并且其中的部分環(huán)節(jié)還可引入自動化檢測的解決方案。

縱觀整個制作過程,，3D數(shù)字化技術的加入使得設計師和工程人員可以真正從傳統(tǒng)制造工藝中解放出來,，專注于智能與創(chuàng)新。