思看科技3D扫描、打印助力国家雪车队定制滑雪头盔装备,为国家雪车队“加速度”

冰雪为媒,一起向未来

冰雪为媒,一起向未来

 

2月4日,2022年北京冬奥会成功开幕,向世界展示了中国式浪漫,以冰雪为媒,邀请全世界人民共赴一场冬奥之约!

 

迎客松空中呈现“迎客松”,欢迎全世界来宾的到来

 

本届冬奥会共有19个比赛日,到2月20日,总共决出109枚金牌,中国冰雪健儿们将在多个项目向奖牌发起冲击。

 

此前,思看科技就已与冬奥会结缘。在国家体育总局的组织下,东莞理工学院3D打印与智能制造研究中心(李楠副教授团队)携手思看科技,综合3D扫描-设计-3D打印技术,参与国家雪车队运动员头盔装备定制研究项目。

 

冰上F1,科技加速度

 

雪车项目起源于瑞士,在第一届冬奥会就被列入比赛项目。它由雪橇发展而来,运动员驾驶可以操控方向的雪车,在弯曲的U型冰质赛道上进行竞速比赛。

 

出发信号发出60秒之内,运动员可以手推雪车奔跑启动获得初始速度,推行约50米距离。

 

之后逐一跳入车体中,四人车按照舵手、中间队员、刹车手的顺序;

 

双人车按照舵手、刹车手顺序依次跳入车体当中,并快速收起把手,呈坐姿滑行。

 

直击雪车赛事直击雪车赛事

 

雪车的平均时速在100公里左右,最高可达160公里,素来有冰上F1之称。其风驰电掣般的竞速过程,能给人带来无比刺激的感官享受,是雪车比赛的最大看点。

 

在如此高速的状态下,运动员的安全保障工作是重中之重。头盔装备是保障雪车运动员安全的重要防护装备。

 

3D扫描、打印专属头盔3D扫描、打印专属头盔

 

此前,国家雪车队的头盔装备主要从国外进口,摆脱装备进口依赖,用国内自主研发设计的头盔参赛,是众望所归。

 

专属头盔·3D扫描、打印显“神通”

 

对于竞速类运动员来说,速度提高0.01秒都是相当宝贵的。所以头盔的设计除了基础的防护作用,还需要综合考虑减阻问题。

 

而设计的关键之一在于是否能够精准地获取每个运动员整个头部的三维数据,思看科技有幸为此提供关键三维扫描技术保障。

 

由于人体头部轮廓特征丰富,适合采用非接触式不贴点拼接技术,此次选用iReal 2E三维扫描仪来完成运动员头部三维数据的获取。

 

iReal三维扫描仪

 

iReal 系列三维扫描仪精度高(最高可达0.1mm),能够精准获取运动员头部的三维数据,做出来的头盔贴合度好;

 

人像扫描专属模式下,可自动去除人体晃动叠层;扫描时无需贴点,光源安全不可见,整个扫描过程舒适安全;

 

此外,其组合阵列结构光技术创造性地解决了头发和眼睛数据难以获取的问题,使得头部数据更为完整。

 

三维数据采集现场

 

使用iReal 2E三维扫描仪获取运动员头部的精准3D数据后,设计团队可以根据运动员的头型,结合战术特点进行个性化定制设计,再利用3D打印技术产出最终头盔成品。

 

中国航天T800碳纤维和纯碳纤维材料

 

采用中国航天T800碳纤维和纯碳纤维材料,最终头盔重量比上一代的赛用头盔轻了500g,仅为1100g左右,为运动员有效地减少了负重。

 

同时,头盔的缓冲层采用点阵结构设计,以3D打印的选择性激光烧结工艺(SLS)制成的topol蜂窝结构防护系统创造性地解决头部细节发生形变的问题,完成对运动员头型的完美自适应,并且能够带来极高的热量流通效率。

 

科技冬奥

 

科技冬奥

 

“科技冬奥”是北京2022年冬奥会和冬残奥会的主要特色。从机器人厨师,到机器人巡检防疫,再到京张高铁,各场馆5G技术的大规模使用,以及各类冰雪项目备战装备的研发定制,北京冬奥会的黑科技无处不在。

 

无与伦比的精彩比赛,离不开各行各业在“科技冬奥”中的创新与超越,也是中国近些年飞速发展,综合国力提升的体现。

 

中国冰雪运动正在火热发展,要实现“弯道超车”,少不了前沿科技为冰雪运动注入新活力。此次思看科技携手东莞理工学院3D打印与智能制造研究中心(李楠副教授团队),助力国家雪车队运动员专属头盔定制研究,是各行各业与国家冰雪项目深入合作的一个缩影。

 

观赛指南

 

观赛指南

 

本次冬奥会雪车项目的比赛将在“雪游龙”北京延庆西北部的国家雪车雪橇中心进行,分为四人雪车、男子双人雪车、女子双人雪车及女子单人雪车4个小项。每项比赛共进行4轮,以4轮比赛的累计时间计算成绩,时间短者获胜。

 

收好下面这份赛程安排,届时,一起为国家雪车队加油吧~!

 

雪车项目赛程安排

2022-02-13 周日

09:30 雪车 女子单人第一轮/第二轮

2022-02-14 周一

09:30 雪车 女子单人第三轮/第四轮

20:05 雪车 男子双人第一轮/第二轮

2020-02-15 周五

20:15雪车 男子双人第三轮/第四轮

2022-02-18 周五

20:00 雪车 女子双人第一轮/第二轮

2022-02-19 周六

09:30 四人雪车第一轮/第二轮

20:00 雪车 女子双人第三轮

21:30 雪车 女子双人第四轮

2022-02-20 周日

09:30 四人雪车第三轮/第四轮

SIMSCAN三维扫描仪海外开箱实测:小身材,大能量!

作者:Pierre-Antoine Arrighi;创始人和顾问 @Aniwaa

翻译&编辑:思看科技

原文链接:https://www.aniwaa.com/review/3d-scanners/scantech-simscan-review-compact-versatile-powerful/

​自去年SIMSCAN发布以来,就听闻其设计独特,性能强大。一些入手了这款三维扫描仪的合作伙伴,也纷纷向我们推荐。

我很高兴能和Elliot、Ludivine以及巴黎的合作伙伴Boréal 3D一起,亲自上手,对SIMSCAN进行一次开箱实测,深度体验它给我们带来的3D扫描之旅。

一、 外观造型

 

SIMSCAN的超小尺寸(203mm × 80mm × 44mm)和超轻重量(净重 570g),让我们印象深刻。极简的设计,时尚范儿十足,产品外形符合人体工学,握感舒适,整体扫描体验很不错。

 

SIMSCAN的全金属外壳,坚固耐用。该外壳设计契合手掌,握感舒适。设备还贴心地配备了腕带设计,在扫描过程中,起到了防滑作用。

 

聚焦SIMSCAN外观;和iPhone 12尺寸对比

 

设备顶部有4个操作按钮,底部有两个端口,用于连接电源和电脑:

 

SIMSCAN顶部按钮及底部接口特写

 

如图所示,顶部按钮用于开始、暂停以及激光模式切换;左右的按钮,用于放大、缩小扫描软件上显示的画面;底部的 M键可以在扫描仪上直接切换不同功能。

 

二、配套软件

 

我们搭配使用了Scantech的ScanViewer三维软件,这款软件界面简洁明了,集成了实时扫描与快速数据后处理功能。

ScanViewer三维扫描检测软件

三、扫描体验

 

开始扫描

 

 在三维扫描之前,建议花一点时间,先确定自己的扫描需求。

  • 工件尺寸:大型、中型还是小型物件?

 

  • 几何形状:长度?厚度?边缘是否明显?

 

  • 表面细节:平面?凹陷?压花?雕刻?

 

  • 纹理特征:表面光滑?表面粗糙?纹理单一?纹理多样?

 

  • 颜色和透明度:是否透明?是否高亮?暗色、哑光?

 

回答这些问题有助于选择最佳的3D扫描方案,确定贴点位置。

 

贴点进行时

 

想要获得理想的扫描结果,标记点的放置至关重要。扫描仪在进行三角测量时,必须同时“看到”4个标记点,以确保三维扫描顺利进行。

 

现在,正式开扫!

 

扫描时,软件会根据第一次扫描标记点的数据生成被扫描物体的精确三维坐标。

 

这个扫描结果被用作“骨架”,以便在之后3D扫描过程中对扫描数据进行正确的对齐和定位。

 

一旦拥有了物体的“骨架”,接下来就可以选择不同的参数了。使用SIMSCAN时,可切换至超精细模式,所以不会遇到分辨率太低的困扰。

 

该模式下,可查看初始分辨率8倍状态下的扫描结果。

 

超精细3D扫描模式是Scantech带来的一项重大创新,我们将在后文深入探讨这项功能。

 

在测评过程中,为了能够在有限时间内尽可能多地进行扫描,我们将分辨率设置为0.5mm。为了得到更全面的测评报告,我们还测试了SIMSCAN的超精细模式。

 

曝光设置

 

根据工件的不同材质,需要调整三维扫描仪的曝光度。这和在光线不足的情况下调整相机的ISO原理相似。提高扫描仪的曝光度,可以更容易地扫描黑色、暗色区域。

 

我们建议先用默认曝光模式来扫描大部分区域,然后再手动调整参数,来有效获取黑色、暗色区域的三维数据。

 

扫描模式

 

SIMSCAN拥有高速扫描、超精细扫描及深孔扫描3种不同的扫描模式。

 

高速扫描模式:22束交叉蓝色激光线

 

最高扫描速率高达2,020,000 次测量/秒,能够快速精准获取工件的三维数据,几分钟内就能完成三维重建。这种模式,能满足大多数的使用场景。

 

超精细扫描模式:7束平行蓝色激光线

 

SIMSCAN最高分辨率为0.025 mm,能精准获取复杂物体表面完整数据,轻松捕捉每一个细节之处。

 

建议用高速扫描模式快速勾勒工件,再用超精细模式扫描工件表面,以获取更精准的细节。

 

深孔扫描模式:1束额外蓝色激光线

 

最后这种模式专用于获取狭小空间的三维数据。单束激光线对于扫描深孔、间隙、深槽、死角等位置更具优势。

SIMSCAN与普通扫描仪相机夹角对比:

此外,SIMSCAN外形小巧,相机夹角比普通三维扫描仪小,能够保证在扫描这些狭小空间位置时,扫描视角不被遮挡,能够采集到更为完整的三维数据。

 

超精细模式

 

下面我们来深入测评SIMSCAN的超精细扫描模式。超精细模式下,可将项目初始分辨率提升8倍,得到超精细扫描结果。我们选择了一个细节较为复杂的工件(工件上的标签和硬币的细节小且复杂 ),先扫描了整个工件,初始分辨率设置为0.4mm。

 

演示工件特写

然后在ScanViewer中,用简单的套索选择工具来确定精扫区域。选定了硬币和标签区域后,切换至超精细模式,几秒钟就完成了8倍分辨率下的数据处理,最终效果非常理想。

 

使用超精细模式后的结果

 

一般而言,扫描结果越精细,3D扫描文件就越大。但使用SIMSCAN的超精细模式,既能保证细节,扫描文件也不会过大。

 

用SIMSCAN在几分钟内先快速获取一个工件的三维数据,得到一个小文件,之后只精扫一个特定区域,在保证得到精细结果同时,能最大限度地减小最终扫描文件的大小。

 

稳定性

 

值得一提的是,经过几个小时的不间断操作,我们没有发现SIMSCAN的性能有任何下降情况。

SIMSCAN能调节自身的温度,避免因设备过热,导致数据不精准的情况。因此,在长时间的扫描过程中,也不会出现扫描仪的精度与原来精度相去甚远的情况。

 

四、测评结论

 

总而言之,SIMSCAN给我们留下了深刻印象,是一款外观、性能、用户体验都很好的优秀产品。我们发现,其在复杂细节、狭小空间扫描上更具优势。此外,SIMSCAN能够相对容易获取到黑色、暗部和光亮表面的三维数据。与其配套的ScanViewer三维软件,简洁直观,它还提供检测功能,可自动生成报告。

 

我们期待Scantech在将来能带来更多的优秀新产品。

 

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也能玩转三维扫描

本次云课堂会分步拆解捷克布尔诺科技博物馆馆藏飞机的扫描过程,带大家了解三维扫描工作的前期准备、扫描过程中的注意事项及后期数据处理。

 

 

需要修复的飞机为世界上首批量产的超音速飞机,身长10米,重达7.5吨。由于长期静置停放,该飞机左翼出现了腐蚀情况。

 

对飞机左翼进行三维扫描,可为后续的修复工作提供数据基础。

 

一、户外扫描应选择哪种设备?

 

好马配好鞍,选择一款合适的设备至关重要。环境光会影响三维扫描的精度和扫描效率。在户外扫描时,传统扫描仪由于光源等技术受限,受环境光的干扰较大,其扫描结果会大打折扣。

 

 

而蓝光波长较短,抗干扰性强,户外扫描可以选择蓝光三维扫描仪。

 

 

此次扫描中选用的KSCAN-Magic三维扫描仪,是一款红外+蓝色激光计量级复合式三维扫描仪。

 

精度最高可达0.020 mm,标配五种工作模式:大面幅扫描、高速扫描、精细扫描、深孔扫描,内置全局摄影测量系统,可适应不同的扫描需求,捕捉复杂表面的数据。

此外,依托强大的扫描算法,KSCAN-Magic能快速捕捉大面幅数据,使户外扫描任务更为高效便捷。

 

二、 扫描前需要做哪些准备?

 

为了确保扫描仪的扫描结果精准可靠,在设备经历长途运输后,需要用标定板对扫描仪进行快速标定。

 

 

为了达到较好的扫描效果,还需要根据现场环境和被测物特性,提前调整扫描仪的参数设置。

 

三、标记点要怎么贴?

 

标记点也称为参考点,三维扫描仪通过标记点来捕捉物体表面的坐标信息。因此,在扫描前,需要在物体表面放置标记点。为了减少识别误差,建议随机放置标记点,标记点的分布不需要太规整。

 

 

可根据设备最大扫描面幅来预估标记点粘贴距离,理论粘贴距离为3-20cm,可根据实际情况微调。KSCAN-Magic的最大扫描面幅达1440 x 860mm,采用蓝光快速模式标记点间距在250mm-350mm.

 

此外,贴点时还需注意以下几点:

 

1.切勿将标记点贴在圆弧等会使标记点发生形变的位置;

 

2.切勿将标记点贴在直角、边缘位置;

 

3.切勿按压、擦拭、折叠标记点;

 

在飞机扫描修复案例中,主要以 250mm-350mm 左右的间隔放置标记点。在不易识别的区域(如机翼边缘),可增加标记点来保证拼接数据的完整性,拼接过渡处的标记点应该不少于4个。

 

 

四、 什么是最佳扫描距离?

 

扫描仪与物体之间存在最佳的扫描距离,若扫描时,操作不当可能会导致点云丢失、扫描结果不佳等情况。

 

为了清晰地捕获高质量的扫描数据,需要让扫描仪处于合适的工作距离内。扫描特定区域时,应从多个角度进行扫描,减少随机误差。

 

 

五、为什么要设置分辨率?

 

在给定的扫描距离下,点与点之间的距离即为分辨率。分辨率越高,扫描点云就越密集。如果对三维模型的细节要求高,则需要设置高分辨率。

 

 

本案例的分辨率为1.5 mm, 在不丢失细节的情况下,尽可能提高了扫描效率。此外,建议在扫描中调整扫描位置和角度,从而对物体进行全方位的扫描。

 

六、后期数据如何处理?

 

扫描结束后,需对扫描数据进行处理,删除一些无用的多余数据。KSCAN-Magic配备了扫描软件ScanViewer,在软件中,简单几步,即可编辑扫描数据,删除多余数据。

 

 

扫描数据可以网格化成三维模型,并以STL, PLY网格格式导出,或以ASC、IGS 和TXT点云格式导出。

 

七、何时需要用到摄影测量?

 

当扫描大型物体时,由于拼接次数过多,累计误差会越来越大。

 

此时,若使用摄影测量系统,可通过大面幅多角度定位技术,减少累计误差,提高扫描精度。

 

摄影测量利用不同角度拍摄的照片来获取物体三维坐标。当被扫物体的尺寸超过1米时,通过摄影测量,可提高标记点在空间的位置精度,提高后期扫描的数据精度。

 

KSCAN-Magic内置摄影测量系统,在扫描大型物体时有出色的表现。

 

 

弄懂以上问题,是使用三维扫描仪高效获取精准的三维数据的第一步。想要熟练掌握三维扫描的技巧仍需要不断学习和反复实战练习。

 

让我们期待下一期云课堂,为大家带来更多关于三维扫描的干货内容~