Geomagic为SIERRA无人机设计增速

作者:3D Systems公司 文章来源:MM《现代制造》 点击数:435 发布时间:2018-05-15
将预计的项目时间从500 h缩短到实际的50 h,同时通过Geomagic Design X逆向工程软件提高了CAD的数据精度。
Geomagic为SIERRA无人机设计增速

为了在全球各地收集重要的地球科学数据,美国国家航空航天局NASA采用了一种创新型且性价比很高的无人机。该无人机由美国海军研究实验室设计,在NASA的艾姆斯研究中心(美国加州莫菲特场)开发。无人机全名为系统集成评估远程研究飞行器(SIERRA),定期部署在遥远的或是无法进入的地区执行环境信息收集任务,因此必须适应严苛的条件并且能够长时间飞行。

因此,面临的挑战有:为了设计经改造的空气动力学整流罩,需要对复杂的发动机几何结构进行逆向工程;使用不完整的3D光学扫描数据生成CAD模型;减少生成精确的CAD模型所需的时间,从而节省时间与金钱。采用的解决方案为:使用3D扫描仪扫描发动机;采用3D Systems公司的3D逆向工程软件;使用底盘的3D扫描数据创建正确的孔型,并解决底盘与夹具之间的校准问题;转换成CAD的时间缩短了90%。

美国航空航天局NASA的目标是增加SIERRA的停机时间,从而能够让每次飞行都能获得更多有价值的信息。为了完成这个目标,NASA决定重新设计发动机整流罩,以减少阻力并提高燃油经济性。

为此,NASA接洽了MACH-T3工程公司,希望他们能帮助克服这个挑战。MACH-T3公司位于美国加州坎贝尔,专业从事3D实体建模、有限元分析以及机械设计等业务。为了给设计提速,MACH-T3的工程师采用了Geomagic Design X软件等创新型的逆向工程技术,该软件可以将3D扫描数据转换成参数化CAD模型。

在活动中展示的SIERRA无人机

在活动中展示的SIERRA无人机

快速开发精确的CAD模型

如要设计更加符合空气动力学原理的整流罩的话,就需要一个精准的3D CAD模型,该模型应包含所有的发动机尺寸以及整流罩的安装规格,这是由于SIERRA的发动机来自现成的飞机发动机,而NASA则没有该型号的发动机。

如果用传统的测量方法创建3D CAD模型的话,会十分的费力。根据NASA工程师的预估,大概至少需要500 h。该方法的步骤是:逐步拆卸发动机,然后手动测量每个部件。随后根据测量值重建一个CAD模型。

MACH-T3则采用了另外的方法。“我们会使用一台3D激光扫描仪和软件,然后在很短的时间内完成对设备的逆向工程。” MACH-T3工程公司的老板Bobby Machinski说道,“如今的创新3D技术可以让我们轻松地获取所有的物体轮廓,从而可以快速生成任何部件的CAD模型。”

解决方案:3D Systems软件

2010年,MACH-T3公司对一系列的3D扫描仪和软件进行了评估。最终他们选择了Geomagic Design X软件,因为该软件是市场上唯一可以从3D扫描数据中制作参数化CAD模型的软件。

Geomagic Design X可节省时间

Geomagic Design X软件的独特之处在于可以基于不完整的3D扫描数据创建模型。由于表面的纹路、颜色以及视线阻碍存在差异,因此光学3D扫描仪无法获取所有的数据点以进行完整的扫描。

“Design X的奇妙之处就在于,一旦你获得足够多的信息之后,就不需要获取百分之百的数据了。” Machinski解释说,“Design X可以识别几何结构,并能够提取模型信息,甚至提取丢失的扫描数据。软件可以自动寻找几何元素。这样就能够把数据转换成CAD实体模型,不仅节省时间,还能改善精确度。”

软件的另一个功能就是省时的偏差分析。该功能可以让用户快速查看原始扫描与理想CAD模型之间存在的偏差。“有了这个功能,我们可以根据需要设置公差。可以调大一些,或是调小一些,看看到底距离理想模型有多远。”Machinski继续说道,“该软件可以让我们快速地处理跟设计有关的偏差,忽略掉那些不符合要求的设计,并快速生成实体模型。”

转成CAD速度快

Geomagic Design X软件可帮助MACH-T3公司捕获所需的数据,并快速开发CAD模型。Machinski总结道:“整个项目花了50 h而不是500 h,因此我们只需要采用传统手段所需时间的10%就能获得成功。我们很快就完成了项目,NASA对此感到十分兴奋。发动机的模型很完整、很准确,而且可以进行整流罩的改进设计以完美契合SIERRA的所有发动机部件。”

NASA现在距离成功完成SIERRA整流罩的重新设计又近了一步。利用详细而又准确的3D CAD发动机几何结构模型来进行全新的空气动力学整流罩设计,在那之后,SIERRA很快就会进入火山和北极冰川地区执行更长时间的大气采样任务。