В июне 2004 года, всего за несколько недель до летних Олимпийских игр, руководители игр по велоспорту приняли изменение правил, согласно которому на олимпийских соревнованиях по легкой атлетике можно использовать только шлемы, прошедшие формальную проверку безопасности в аккредитованной лаборатории. У британской велосипедной команды было четыре конструкции шлемов, соответствующие спецификациям, каждый из которых имел разный аэродинамический стиль. Чтобы определить, какой шлем лучше всего подходит для соревнований, команда обратилась к SERG за быстрым CFD-анализом. Британская команда по велоспорту несколько месяцев назад работала с SERG над оптимизацией аэродинамики руля, а также конструкции колес и вилок на командных велосипедах в рамках подготовки к Олимпийским играм.

Доктор Джон Харт из SERG исключил CAD как вариант создания цифровых моделей, необходимых для анализа CFD: не было достаточно времени для моделирования с нуля, а CAD не очень хорошо подходит для создания органических форм, необходимых для точного моделирования и CFD-анализа шлемов и спортсменов. Харт решил, что лучшим решением будет 3D сканирование спортсменов и шлемов с помощью бесконтактного 3D сканера, установленного на манипуляторе Faro Gold, а затем объединить сканы и создать модель NURBS данных в программном обеспечении Geomagic Wrap. «Инженеры САПР работают с допусками, отличными от тех, которые необходимы для анализа CFD», — говорит Харт. «Даже если бы у нас были файлы CAD для шлемов, нам пришлось бы потратить много времени на очистку модели, чтобы сделать ее целостной. Реверс-инжиниринг шлемов и нанесение на них покрытия Geomagic Wrap гарантировали создание высокодетализированной целостной модели за меньшее время».

Сканировать шлемы было относительно просто. Процесс 3D сканирования каждого шлема занимал около 25 минут в зависимости от сложности конструкции. Штатив перемещался вокруг объекта, собирая данные облака точек и информацию о глубине. SERG планировала получить данные от спортсменов, сканируя их в разных гоночных положениях; одна аэродинамическая поза и другая, в которой велосипедист опускает голову, чтобы более полно проверить эффект формы шлема.

Однако из-за нехватки времени у Харта не было возможности провести 3D сканирования самого спортсмена, поэтому ему пришлось сканировать коллегу, чтобы зафиксировать параметры человека. Человека сканировали в течение двух часов с перерывами на отдых во время сеанса сканирования. Завершенные сканы были разбиты на разделы, которые следовали друг за другом — плечо, предплечье, кисть — чтобы помочь устранить проблемы, связанные с внезапными движениями во время процесса.

Трехмерные данные облака точек, собранные при сканировании четырех различных шлемов, были импортированы в Geomagic Wrap - программное обеспечение, используемое для обратного проектирования для создания трехмерных моделей физических деталей для использования в CFD-анализе, проектировании, модернизации и индивидуальном производстве. Geomagic Studio автоматически выровняла данные сканирования и применила полигональную сетку. Модель была очищена для удаления дыр и дефектов в данных. Затем поверх полигонов были созданы патчи, очерчивающие положения поверхностей NURBS. Данные сканирования человека обрабатывались примерно таким же образом, за исключением того, что пришлось проделать дополнительную работу по уменьшению шума и выравниванию данных из-за едва заметных движений коллеги Харта во время сканирования.

Харт использовал функцию «шумоподавления» облака точек Geomagic Wrap, а также инструменты редактирования и фильтрации, чтобы уточнить модель человека. Затем он использовал функции геометрической реконструкции полигонов, чтобы автоматически заполнить недостающие данные, такие как волосы на теле и брови, которые не были захвачены из-за рассеяния лазера. «Инструменты редактирования Geomagic Wrap и способность обрабатывать большие и сложные наборы данных сделали его идеальным решением для этого проекта», — говорит Харт. «Мы использовали эти инструменты для уточнения данных сканирования вокруг ушей и в узких промежутках, что позволило нам сохранить высокую степень геометрического реализма при таком сложном сканировании человека с почти шестью миллионами точек необработанных данных». Полигоны и патчи NURBS были применены к модели человека и выведены с помощью Geomagic Wrap в виде файла STEP. «Формат файла STEP обеспечивает надежный геометрический файл не слишком большого размера», — говорит Харт. «В конечном итоге мы можем получить модель с большим количеством NURBS-патчей, чтобы уловить нужные нам детали. Точность исследования CFD во многом зависела от геометрической точности собранной модели».

Реверс-инжиниринг позволяет выполнить разные задачи - от восстановления геометрии и создания новых продуктов до реализации таких необычных проектов, как проверка велосипедных шлемов на соответствие всем требованиям спортивных соревнований. Возможности 3D оборудования в сочетании с программным обеспечением позволяют быстро выполнить требования даже самых взыскательных заказчиков. В DigitalCraft3D мы тоже выполняем задачи по реверс-инжинирингу разной сложности. Мы располагаем большим парком оборудования, а наши инженеры в совершенстве владеют программным обеспечением для 3D моделирования. Узнайте больше о наших возможностях у менеджера DC3D!