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航空航天

激光跟蹤儀數字化掃描實現大尺寸戰斗機逆向工程

發布時間:2022-03-19人氣:72
面臨的挑戰:

瑞士DüBENDORF 航空博物館,飛機長度方向超過14米,翼展11m,如何對大尺寸的戰斗機完成掃描數字化任務?

來自海克斯康的解決方案:

Leica AT90X激光跟蹤儀T-SCAN激光掃描測頭與激光跟蹤儀相結合,多種測量方法配合使用,海克斯康的測量方案完全可以滿足客戶的各種需求

P-16 戰斗機:長度方向超過 14m,翼展 11m,高度 4m, 飛機上有一個大的表面積,單個機翼近 30 平方米。

2011 年,蘇黎世聯邦理工學院機械工程學生,Marc Immer,希望進行這個歷史悠久的瑞士殲擊轟炸機的數字化,并將其等比例模型在風洞中測試,分析其空氣動力特性。在評估市場上的掃描解決方案后,他得出的結論是采用 Leica T-Scan 系統來迎接這一挑戰。

掃描設備需要能夠有效地應付如此龐大的表面,并達到預期的精度。用于 P-16 掃描項目的是一個全新的 Leica 絕對激光跟蹤儀,配備 Leica T-Scan 手持式激光掃描系統。激光跟蹤儀是一種便攜式坐標測量機,依靠激光束在一個大的球形區域內準確地測量和檢查。激光跟蹤儀在 P-16 項目中以 3 種不同的方式收集信息:棱鏡,無線跟蹤,無臂的接觸式測頭或跟蹤手持式掃描儀。

配置Leica T-Scan 的絕對激光跟蹤儀,時刻跟蹤 T-Scan,并捕捉 Leica T-Scan 上紅外二極管的圖像。反射球集中在目標設備中,加上植入目標設備表面上的一組 10 個紅外發光二極管,該目標設備就構成了目標測量系統,六個測量參數描述了目標設備與激光跟蹤儀的關系。這六個參數是三個位置參數 (X,Y,Z) 和三個方向參數 ( 俯仰,搖擺和自轉 )。他們一起組成 6 個自由度(6DOF)。這些參數確定由激光跟蹤 ( 位置) 和Leica T-Cam( 方向 ) 來測定。

Leica T-Scan 發出有規律的已知波長的紅外線,CMOS 照相機則利用一個百葉窗,以與目標設備相同的頻率捕捉圖像。這樣一來,無論是在陽光直射下或在急劇變化的工業光照環境條件下測量,相機是不受不同環境的光照影響。

在兩個工作日內,共收集了 40 萬點針對 P-16 的掃描數據。要創建一個 CAD 模型,Leica T-Scan 獲得的數據被導入 PolyWorks,創建 P-16 飛機的多邊形模型。憑借先進的算法,PolyWorks 擬合所有的數據點,創建一個準確的網狀模型。然后,該模型使用 PolyWorks 編輯工具進行清理和編輯,產生這個歷史性飛機準確的數字模型。

Marc Immer:“ 我希望重新計算飛機的性能參數。采用這種方式計算飛機的飛行性能,如上升和下降速率,失速速度以及飛機降低和收回襟翼氣動性能。能夠彌補因為突然項目終止而完全沒有飛行試驗有關的文件的空缺。參與的P-16 項目取得了這一研究項目非常值得的,使用市場上最先進的工業計量設備提供寶貴的真實世界的經驗?!?/p>

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