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冷战时期的瑞士飞机全部采用Leica T-Scan 实现数字化 我要咨询>>

故事开始于1948 年,随着世界秩序陷入到冷战状态,人们在努力保卫国家的同时实现武装中立 – 第二次世界大战期间,被饱受战争蹂躏的国家所环绕,而能够保持武装中立 – 瑞士空军最高司令部非常关注发展战斗轰炸机,根据瑞士地形特点的细节专门设计飞行和有效载荷特征。非常苛刻的要求, 包括接近超音速的最高速度,出色的可操作性和能在典型的高寒地区极短跑道上降落。

1955 年,首台样机试飞。采用革命性的超薄机翼设计和独特的后缘襟翼组合,下垂的副翼和克鲁格型前缘襟翼,这样大大增加了提升力。因此,P-16 可在500 米长的跑道上起飞,着陆距离仅需要300 米。瑞士空军订购了100 架P-16 战斗机。然而,小的机械故障导致了两次灾难性事故的发生,整个项目受到影响,瑞士政府停止了该项目,并取消整个订单。幸运的是,飞机的革命性的机翼设计被应用于历史上第一代商业喷气式飞机。这些开创性的商用喷气式飞机采纳了P-16 的设计特点,当时被认为过于冒险。说实话,这架飞机只是早出生了10 至15 年。更为可悲的是,没有设计图纸保存到现在,只有一架实际的P-16 飞机,在苏黎世附近的杜本多夫航空博物馆。

2011 年,苏黎世联邦理工学院机械工程学生,Marc Immer,希望进行这个历史悠久的瑞士歼击轰炸机的数字化,并将其等比例模型在风洞中测试,分析其空气动力特性。在评估市场上的扫描解决方案后,他得出的结论是采用Leica T-Scan 系统来迎接这一挑战。乐于参与科学项目涉及这样一段光辉的瑞士历史,Leica 工业测量系统公司无偿的提供了相关设备和支持工作。

其他的扫描解决方案,或是缺乏必要的准确性,或者是测量范围不足于测量P-16 战斗机。长度方向超过14 米,翼展11 米,高度4 米,飞机上有一个大的表面积,单个机翼近30 平方米。

扫描设备需要能够有效地应付如此庞大的表面,并达到预期的精度。用于P-16 扫描项目的是一个全新的Leica AT901-LR 绝对激光跟踪仪,配备Leica T-Scan 手持式激光扫描系统。激光跟踪仪是一种便携式坐标测量机,依靠激光束在一个大的球形区域内准确地测量和检查。激光跟踪仪在P-16 项目中以3 种不同的方式收集信息:棱镜,无线跟踪,无臂的接触式测头或跟踪手持式扫描仪。

配置Leica T-Scan 的绝对激光跟踪仪,采用数字照相机系统(LeicaT-Cam),利用近红外线的可见光工作,它有一个光学变焦系统和一个电机带动镜头做竖直方向圆周运动。

Leica T-Cam 安装在激光跟踪仪的顶部,Leica T-Cam 时刻跟踪T-Scan,并捕捉Leica T-Scan 上红外二极管的图像。相机的增量式角度编码器,基于跟踪仪来控制角度以提供Leica T-Cam 竖直方向的圆周运动。Leica T-Cam 内部的数字信号处理器(DSP),完成所有的计算和图像处理任务。

反射球集中在目标设备中,加上植入目标设备表面上的一组10 个红外发光二极管,该目标设备就构成了目标测量系统,六个测量参数描述了目标设备与激光跟踪仪的关系。这六个参数是三个位置参数(X,Y,Z) 和三个方向参数( 俯仰,摇摆和自转)。他们一起组成6 个自由度(6DOF)。这些参数确定由激光跟踪( 位置) 和Leica T-Cam( 方向) 来测定。

Leica T-Scan 发出有规律的已知波长的红外线,CMOS 照相机则利用一个百叶窗,以与目标设备相同的频率捕捉图像。这样一来,无论是在阳光直射下或在急剧变化的工业光照环境条件下测量,Leica T-Cam是不受不同环境的光照影响。

在两个工作日内,共收集了40 万点针对P-16 的扫描数据。要创建一个CAD 模型,Leica T-Scan 获得的数据被导入PolyWorks,Leica T-Scan 点云处理的标准软件。通过这种方式,创建P-16 飞机的多边形模型。凭借先进的算法,PolyWorks 拟合所有的数据点,创建一个准确的网状模型。然后,该模型使用PolyWorks 编辑工具进行清理和编辑,产生这个历史性飞机准确的数字模型。经过Duwe-3D AG 的
应用专家进行数据处理和优化。Duwe-3D AG 在德国Lindau,是InnovMetric 软件公司的欧洲合作伙伴。

Marc Immer:“我希望重新计算飞机的性能参数。采用这种方式计算飞机的飞行性能,如上升和下降速率,失速速度以及飞机降低和收回襟翼气动性能。能够弥补因为突然项目终止而完全没有飞行试验有关的文件的空缺。参与的P-16 项目取得了这一研究项目非常值得的,使用市场上最先进的工业计量设备提供宝贵的真实世界的经验。”

Leica T-Scan
2005 年 Leica T-Scan 被 Leica 工业测量系统推向市场时,是世界上第一台手持式的激光扫描仪,其测量范围达 30m。Leica T-Scan 扫描时不需要对表面进行处理,而且外界的光照条件对其没有任何影响。

随着技术的进步与提升:Leica T-Scan 比以前更小更轻,成为世界上唯一真正技术成熟的、大尺寸便携式扫描解决方案,其数据的后期处理也非常快。

外界光线的变化对 Leica T-Scan 没有任何影响。LeicaT-Scan 射出的是点激光,这样激光束就像是“飞动的点”。由于其激光束是由单独的点组成的,它们的亮度可以根据反射表面不同的反射性质进行调整,从亮的到暗的表面可一次性扫描完成。较低亮度的激光束用在较亮的表面上,较高亮度的激光束应用在较暗的表面上。这些调整都是自动的,为使用者提供了显而易见的便利。

 
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