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Kiteboatspeed_帆船結構逆向改造

CREAFORM 和法國學生重新設計KITEBOATSPEED 專案

Creaform 利用逆向工程知識做出了一個奧運等級的三體帆船樣機,並針對殘疾運動員的需求對此樣機進行改造。

憑藉MetraSCAN 3D 和逆向工程技術,Creaform 和Cachan’s École Normale Supérieure(法國)的學生正在對新型三體帆船Kiteboadspeed (KBS) 進行改造。 透過對船體進行改造,他們將賦予三體帆船新的使命,經過改裝後可供殘疾帆船運動員使用。 為了實現此目的,Creaform 負責3D 掃描,學生則負責逆向工程。

Kiteboatspeed 項目:一項人類與技術的挑戰

自2007 年以來,KBS 團隊一直致力於開發首款高性能帆船,此帆船配有水翼並由風箏提供動力。 對於創造者Christophe Martin 和Christophe Ballois 而言,這種想法就是推進一種新的航行方式。« 它融合了技術創新和運動挑戰,因此是具有時代性的挑戰。 這也是一項充滿人文關懷體驗,期望突破身體殘疾限制,實現自我超越的經歷。» 團隊認為,在未來,以KBS 理念為設計基礎的船將逐漸受到帆船比賽的歡迎。 在與Cachan’s Ecole Normale Supérieure 的通力合作下,KBS 團隊集中精力製造新等級的船,此類船將最終符合奧運會的要求。 他們的其中一個目標是:提供相同的使用體驗和性能,無論帆船手是男人、女人或殘疾人。 因此,必須開發能夠確保性能和帆船手安全性的船型。

Cachan’s Ecole Normale Supérieure:悠久的歷史

Cachan’s ENS 因其悠久而卓越的學術聲譽而著稱。 它於1891 年成立了第一批學系。 他們與數所法國大學合作,致力於培養技術教育人才。1932 年,該機構成為l’École Normale Supérieure de l'Enseignement Technique (ENSET)。1985 年,ENSET Cachan 成為ENS Cachan 並且與其他的ENS 具有相同的地位,它的學科具有科學性、文化性和專業性。ENS 的目的是培養來自私立和公立機構的教師和研究人員,同時也培養來自私立和公立機構的管理人員以及來自工商業的管理人員。

逆向工程在專案中的應用

為了滿足KBS 團隊提出的技術和機械需求,必須建造現有結構的3D 模型。 準確的說,ENS Cachan 和KBS 團隊正在嘗試開發混合解決方案,以期將船體和風箏的翼進行連結。 帆船手需要對三體帆船進行分析,進而根據其需求對船進行改造。

2014 年,為了實現目標,ENS Cachan 請求Creaform 與其進行合作。« 我們必須對現有的船進行掃描,對修改進行虛擬檢測,獲取3D 列印物件,並組裝所有零件,最終得出微縮模型,這將對團隊的展示和溝通提供支援。» 其中一個目標是透過CAD 模型確定模型控制解決方案,這將有助於使船隻能夠適合不同類型的殘疾人士。 為了使ENS 學生能夠使用3D 模型並進行逆向工程,需要對若干零件進行3D 掃描。

由於ENS Cachan’s Laboratoire Universitaire de Recherche en Production Automatisée (LURPA) 僅有一個Creaform C-Track 雙鏡頭感測器,兩位技術專家於是來到現場開展掃描工作,並在此過程中使用了MetraSCAN 3D 選裝CMM 掃描器和MaxSHOT 3D 照相測量系統。 將Creaform 的MetraSCAN 3D 的精確性和MaxSHOT 3D 的性能級別進行整合後,對三體帆船掃描時可實現最大的精確性,即使是在團隊使用其他傳統的測量系統時亦是如此。

逆向工程:透過掃描賦予重生

為了創建團隊尚不具備的模型,首先對三體帆船進行了拆卸。Creaform 專家因此可以單獨掃描兩個浮筒,包括船的兩側和中央船體。

對三體帆船的船體進行掃描的步驟如下:

1. 船體的儀錶:定位量規、目標和參考目標。

2. 利用Creaform 的MaxSHOT 3D 技術進行照相測量。

3. Creaform 專家實施點雲採集。

4. 恢復掃描資料。

5. 網眼處理

6. 重建對稱部分和全殼。

7. 利用ABS 塑膠線對中央船體和船的其他部分進行3D 列印,進而獲得模型。

8. 表明處理和組裝零件。

團隊非常滿意!

團隊對結果非常滿意! 團隊最終製成了3D 列印件,組裝了零件,並獲得了將用於展示和溝通的微縮模型。2014 年秋季的目標是確定三體帆船結構斷裂點的分佈,並在進行新的3D 改造後進行模擬。

Creaform 的測量解決方案的協助下,可以掃描類似三體帆船的體積,尺寸是6m x 5m x1m。 當然,本可利用建模軟體重新創建3D 幾何模型。 然而,鑒於船體和船兩側的複雜幾何形狀,此操作非常耗時,並且完成難度大。 經驗顯示,Creaform 測量解決方案的獨特優勢在於,能夠對模型遺失或不存在的物體重建3D 模型,無需考慮環境條件的不穩定性。

對ENS Cachan 學生而言,完成此項目是一次豐富的學術體驗。 首先,他們可以將學術理論應用到真實的項目中,其次可以熟悉最先進的掃描設備。

在與ENS Cachan 進行了一年的協作後,遙控風箏翼的解決方案經過驗證,團隊將在2014 年秋季實地測試中使用的真實模型上應用此解決方案。

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