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Mega Bloks使用三维扫描和Geomagic逆向工程来复制欧洲拉力赛车

2019-07-03佚名

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Mega Bloks使用三维扫描和Geomagic逆向工程来改进汽车美观性达到专业汽车外形的水平。

公司名

    Mega Bloks,北美最知名的玩具品牌,加拿大最大的玩具商。

目标

    使用真实压模水平来创建一个拉力赛车玩具。

技术挑战

    需要制作一个符合公司品牌积木拼装系统的流线型的玩具车,而且能被拉力赛车一眼认出。

解决方案

    用Zephyr激光系统结合Faro测量臂来扫描一个内部有拼装积木的赛车的油泥模型。扫描数据被输入到Geomagic Studio(现名Wrap)逆向工程软件中来产生一个多边形模型,再编辑过滤和光顺汽车壳体,来准备创建A级曲面。

结果

    逆向工程过程缩短了设计周期两到四个星期。它也使设计团队在样式上有更多的自由,然而却满足积木模块系统的精度尺寸。

    Mega Bloks是北美十大玩具品牌,曾经处于进退两难的处境:公司想设计一个流线型的拉力赛车玩具,但是它具有品牌的拼装系统是基于积木模块的。

    Mega Bloks使用Geomagic Studio(现名Wrap)软件提供的数字形状采样和处理(Digital Shape Sampling and Processing)技术来解决这个问题。DSSP技术可以数字化采集物理对象并创建具有相关结构特征的精确3D模型,以用于设计、工程、检测和定制制造。

    在这个拉力赛车项目中,Mega Bloks想得到一个达到现实水平的压模件。公司的设计团队的工作是从一系列当今欧洲拉力赛车的原型设计草图开始的。这些草图为制作油泥模型提供了基础。

    “我们需要这辆车能够被那些喜爱拉力赛车的人们一眼就认出,而不需要去进行合法性许可认证。”Mega Bloks的设计负责人Yanick Tremblay说,“我们每天看到很多车,以致我们锐利的眼睛一眼就能看出一辆车的好坏。按草图做出油泥模型是一种得到近似外形的好方法。”

在开发的前期,拉力赛车被拼装再拆开,以确保零件配合完好,而且对儿童安全

在开发的前期,拉力赛车被拼装再拆开,以确保零件配合完好,而且对儿童安全。

    为了节约时间和油泥,设计者们只对汽车的一半做造型,在公司的样本积木上雕刻油泥模型,然后用镜像功能来达到对称效果。他们不仅想确保车型能够满足公司构造系统的限制,而且“积木将不伸出挡泥板,”Tremblay说“我们需要对尺寸了如指掌。”

    模型也使设计者们很快得到了公司对汽车外形的批准。

    “我们可以在几小时内而不是几天内改变汽车的外形。如果我创建CAD模型,我们可能需要花一个月来得到汽车的外形。直到CAD模型被完成,我们才能知道它是否足够好。”

如粉刷油漆一样容易

    Mega Bloks求助Creaform来完成对最终油泥模型的扫描和A级曲面的创建。Zephyr激光扫描仪集成Faro测量臂系统首先通过一个三座标测量机定位。然后它投射出一个激光线到油泥模型上,再用接受器每秒60次测量出600个点,一次完整的测量每秒36,000点。

制作出的用于3D扫描的赛车的油泥模型的内部是Mega Bloks模块零件

制作出的用于3D扫描的赛车的油泥模型的内部是Mega Bloks模块零件。一个镜像功能达到了对称的效果。

    整个过程象粉刷油漆:激光线扫过油泥模型,10分钟内获得足够数据,根据Creaform的总裁Charles Mony所说。

    “你不需要和工件有任何接触,这就是好处所在,”Mony说,“你没有使油泥变形。”

    扫描仪用50万个点来产生一个模型――比起扫描一个全尺寸汽车要小很多,那可能需要超过一千万个点。分辨率是10微米。

    “分辨率非常重要,因为你需要捕获设计需要的特征线和细节。”Mony说。

    扫描仪输出的STL文件被输入到Geomagic Studio(现名Wrap)内。软件自动产生一个三角网格面的多边形模型,然后提供了一些交互式的编辑工具用来产生更好的拟合和完工。

    在Geomagic Studio里创建CAD模型只需一天,与此相比,使用传统的CAD软件创建一个相近的模型需要两个或更多个星期。Geomagic Studio(现名Wrap)也使Creaform能够为下一步处理准备好车身。

    “我使用Geomagic Studio的交互式过程优化汽车外壳,过滤和光顺它,并进行镜像对称,”Mony说,“IGES格式的最终文件能够使Mega Bloks近早开始对模型工程处理,在这个过程中我们处理A级曲面。”

拉力赛车的A级CAD曲面,是用CATIA软件创建的,现在显示在Geomagic Studio软件里

“你不必接触到任何零件,这点就是好处”Mony说,“你也不必使油泥变形。”拉力赛车的A级CAD曲面,是用CATIA软件创建的,现在显示在Geomagic Studio软件里。

完美的拟合

    Mega Bloks设计团队从Geomagic Studio(现名Wrap)里输出IGES文件再导入到SolidWorks,公司一直以来使用SolidWorks来设计积木式的拼装系统。

    设计师从美学角度把车分成合适的零件,为了让孩子们更容易的拼装它们,然后优化那些零件,使其符合玩具连接处注射成型所需的很高的公差要求。

    “所有零件之间间隙需要尽可能小,”Tremblay说,“通过结合这个鲜明外形和我们非常基础的积木的过程,我们需要确认所有零件依次排序地组装在一起,坚固而对于孩子很安全。”

    与此同时,Creaform使用CATIA来创建汽车的A级曲面。在大约一个星期后,初始曲面就为设计部门准备好了。

制作Mega Bloks拉力赛车使用的设计方法都是主要的汽车制造商所采用的

制作Mega Bloks拉力赛车使用的设计方法都是主要的汽车制造商所采用的。

    最终的曲面在大约两个星期后交付给Mega Bloks,这缩短了公司通常的设计时间两到四个星期。

    “没有其他的流程能提供给我们在汽车样式上如此的自由度,却仍然符合我们积木拼装系统的高精度尺寸。”Tremblay说,“它也使我们改进汽车美观性达到专业汽车外形的水平。”

    按相同的真实样式创建的福特GT赛车也加入了Mega Bloks拉力赛车的Pro-Builder产品线,专门为5岁或以上儿童。

责任编辑:程玥
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