Оснащение вертолетов для поисково-спасательных операций, аэрофотосъемки, геологоразведки и других целей с помощью Artec Eva и Space Spider

Задача: Создать специальные кронштейны для вертолетов, на которые будут крепиться камеры, необходимые для работы полиции, поисково-спасательных отрядов, для съемки фильмов и телепроектов, а также геологоразведки

Решение: Artec Eva, Artec Space Spider, Artec Studio, Geomagic Design X, SOLIDWORKS

Решение: После оцифровки внутренней и внешней части вертолета и обработки сканов были созданы специальные крепления, надежно зафиксированные на нижней поверхности фюзеляжа

Вертолеты занимают особое место в семействе летательных аппаратов. Разрезающие воздух лопасти и гул вертолетного двигателя объявляют о начале поисково-спасательной операции, геологоразведке, отправке военных групп, борьбе с пожарами или транспортировке больного. Видишь вертолет и понимаешь: происходит что-то очень важное.

Но даже самое хорошее дело можно значительно улучшить благодаря таким компаниям, как Tech Strake, которые специализируются на тюнинге вертолетов в Японии. Вот что говорит генеральный директор Масаказу Хикичи о важности своей работы:

«Наша основная задача — тюнинг вертолетов, — объясняет он. — Ее важность обусловлена социальной значимостью, поскольку мы дополняем технические характеристики под нужды поисково-спасательных служб, полиции и Государственной палаты по геопространственной информации Японии».

В этом случае задача была следующей: оснастить вертолет камерой, направленной вниз и по диагонали, чтобы делать аэроснимки расположенной под вертолетом местности. Такие кадры бывают необходимы для поисково-спасательных операций, а также для сбора и анализа данных о географических объектах, не говоря уже о множестве других сфер применения.

Вертолет перед 3D-съемкой (фото предоставлено компанией Tech Strake)

Установка камеры на вертолет может показаться обычным делом, однако для ее надежной фиксации на нижней поверхности фюзеляжа, а также для обеспечения бесперебойной работы требуется особое внимание к деталям и высокая степень адаптации конструкции.

«Подобные видео- и фотокадры бывают нужны в самых разных сферах, но зачастую найти подходящие кронштейны оказывается непросто, — объясняет Хикичи. — Чтобы установка была безопасной, а также отсутствовал риск для самого полета и видеотехники, крепежи необходимо изготавливать на заказ».

Именно в этом способны помочь 3D-сканеры Artec.

Artec приходит на помощь

Хикичи уже больше 10 лет работает с 3D-сканированием: 8 лет в качестве наемного сотрудника и еще 5 лет на должности генерального директора собственной компании, — поэтому он сразу понял, как решить поставленную задачу.

«Когда нам предложили этот проект, я уже знал, насколько точную модель можно получить с помощью 3D-сканирования, поскольку имею большой опыт в этой сфере», — продолжает он.

Совместно с амбасадором Artec на территории Японии, компанией DataDesign Co., Ltd., был разработан план 3D-съемки. Штаб-квартира фирмы находится в городе Нагоя, где расположено множество автомобильных заводов, которые и составляют основу клиентской базы компании DataDesign.

Поскольку требовалось оцифровать не только богатые деталями, но и обширные участки поверхности, было решено использовать сразу два сканера: Artec Eva и Artec Space Spider. Первый — для 3D-съемки всего вертолета, а второй — для оцифровки более мелких деталей.

Любая миссия выполнима, когда в руках подходящий сканер. (Фото предоставлено компанией Tech Strake)

«Сканер Eva очень легкий и удобный, — делится Хикичи. — Его можно использовать даже в ограниченном пространстве, поскольку он имеет широкое поле зрения и рабочее расстояние. Space Spider способен оцифровывать неудобные участки, включая мелкие изломы, а также внутренние поверхности очень маленьких деталей, но при этом создавать высокоточные сканы».

Флагманский сканер Artec 3D под названием Artec Eva по праву считается самым популярным в своем семействе. Он отличается малым весом, простотой использования и своей универсальностью. Этот  3D-сканер с технологией структурированной подсветки подходит для быстрых и точных сканов объектов среднего размера: от двигателей автомобилей и тела человека до мебели.

Процесс работы

В нише, которую заняла компания Tech Strake, крайне важны специализация и точность, поэтому 3D-сканирование стало неотъемлемой частью отлаженного процесса производства таких единичных изделий, как кронштейны, держатели и кольца для вертолетов. А если говорить об этом проекте, то здесь требовалась специально разработанная опора для камеры.

 «3D-сканирование играет важнейшую роль в создании единичных изделий», — добавляет Хикичи.

«Основным достоинством этого метода является точность, которую мы получаем при измерении сложных поверхностей, например, очень мелких деталей. Их достоверные размеры крайне важны для надежной посадки деталей».

Для создания целой 3D-модели данные со сканеров необходимо было совместить. (Фото предоставлено компанией Tech Strake)

Без 3D-сканирования таких результатов добиться очень сложно. К сожалению, зачастую традиционные методы измерения приводят к большим задержкам в работе, поскольку на изготовление неподходящих деталей, которые в итоге приходится долго подгонять, уходит много времени.

«Если с помощью 3D-сканера есть возможность получить очень точные размеры подобных сложных поверхностей, особенно для воздушного суда с малым допустимым отклонением, то это позволяет сэкономить не только много времени, но и массу усилий».

Изначально сканер Space Spider разрабатывался для использования на Международной космической станции. Он отличается способностью оцифровывать механические детали и сложную геометрию в высоком разрешении, ярком цвете и с субмиллиметровой точностью. Острые края и тонкие ребра не представляют для Space Spider никакой сложности, поскольку он может снимать объекты с филигранными деталями (например, ключи, монеты и крошечные запчасти) в максимально высоком качестве.

Кронштейн для камеры успешно прошел процесс реверс-моделирования. (Изображение предоставлено компанией Tech Strake)

Весь процесс сканирования занял менее 10 часов, включая время на настройку оборудования для съемки внутри и снаружи вертолета. После столь существенной работы началась обработка сканов в программе Artec Studio: сборка, глобальная регистрация, удаление ненужной геометрии, работа с шумом и четкая склейка.

По завершении сканирования и первичной обработки данные необходимо было использовать дальше.

«Мы синтезировали каждый набор данных, перевели его в среду САПР с помощью Geomagic Design X, а затем в SOLIDWORKS разработали необходимую нам деталь», — объясняет он.

В SOLIDWORKS был спроектирован кронштейн для камеры. Его построили вокруг 3D-данных, импортированных для реверс-моделирования детали с учетом всех поверхностей и изгибов вертолета. После этого готовую модель крепежа преобразовали в данные для механической обработки.

В процессе механической обработки станки вырезают деталь из блока сырьевого материала (в данном случае из алюминия) по компьютеризированным чертежам, созданным на основе 3D-модели объекта. Благодаря такому сочетанию 3D-сканирования и реверс-моделирования команде удалось добиться наилучшего прилегания всех элементов.

Доработки на финальной стадии

Возможность сканировать крупные и мелкие объекты сразу двумя сканерами значительно улучшила процесс работы специалистов Tech Strake. «До покупки сканеров Artec мы делали все замеры вручную с помощью штангенциркуля и гипсовых слепков, — описывает процесс Хикичи. — Однако при использовании гипса мы были ограничены его возможностями, поскольку точные формы не удавалось получать из-за подтекания материала, а эффективность ручных измерений была низкой».

«3D-сканеры Eva и Space Spider не только избавили нас от огромной повторяющейся работы, но еще и значительно улучшили качество полученных данных, — добавляет Хикичи. — Кроме того, эти сканеры очень легкие и удобные, ими можно снимать что угодно, включая внутренние поверхности узких участков, до которых раньше было сложно добраться».

Необходимо было отсканировать все поверхности вертолета, как изнутри, так и снаружи. (Изображение предоставлено компанией Tech Strake)

Портативность, размер и малый вес Eva в сочетании с особым вниманием к деталям со стороны сканера Space Spider значительно улучшили процесс работы и сократили сроки реализации проекта.

«По сравнению с традиционными методами строительства нам удалось повысить точность данных с миллиметровой до субмиллиметровой, — подчеркивает Хикичи. — Таким образом, мы можем максимально уменьшить необходимость доработок, а в результате —общий объем трудозатрат».

К слову, раньше для производства какой-либо специальной части для вертолета требовалось несколько месяцев. Теперь же деталь готова всего за две недели. Технологичный подход экономит не только время, но и деньги.

Обработанная деталь готова к установке. (Фото предоставлено компанией Tech Strake)

Когда производственный этап был завершен, детали нужно было пройти две проверки: одобрение клиента и проверку на безопасность со стороны авиационной администрации.

«Для любого оборудования, которое будет использоваться на воздушном судне, есть строгие требования и условия, которым необходимо соответствовать, — поясняет Хикичи. — С помощью Eva и Space Spider это было очень легко. Мы не получили ни единой жалобы ни от клиента, ни от надзорных органов. Деталь прошла проверку с первой же попытки, как мы и ожидали!»

Полет в будущее

Команда Tech Strake не останавливается на достигнутом. Специалисты видят множество возможностей для 3D-сканирования в своей отрасли и уже планируют попробовать новый HD-режим от Artec 3D, а также другие модели сканеров.

«Мы видим, как часто выпускаются новые модели, поэтому необходимость в проектировании нового оборудования для новых и разных типов вертолетов постоянно растет, — подводит итог Хикичи. — В будущем нам бы хотелось объединить и использовать данные, полученные сканерами Ray, Eva и Space Spider».

Джефф Бойд и его команда из DataDesign любят наблюдать за тем, как далеко заходят их клиенты в использовании предоставляемых технологий: «Мы счастливы, что смогли помочь в проекте Tech Strake. Изделия индивидуального размера и формы предназначены для использования на уже имеющихся объектах, поэтому прослеживается тенденция к увеличению спроса на аналогичные работы».

«Оцифровка с помощью 3D-сканирования открывает возможности для дальнейшего обслуживания и доработки объектов. 3D-данные можно будет использовать не только для улучшения бизнеса клиента, но и для расширения спектра предоставляемых услуг».