創(chuàng)新加速器！先臨高精度工業(yè)3D視覺掃描解鎖汽車開發(fā)新方式

汽車行業(yè)作為我國的重要支柱產(chǎn)業(yè)，數(shù)字化轉(zhuǎn)型已成為不可阻擋的時代潮流。機(jī)器視覺、模擬仿真和人工智能等先進(jìn)技術(shù)在汽車制造領(lǐng)域的深入融合與廣泛應(yīng)用，正推動著這一行業(yè)發(fā)生前所未有的變革與升級。

高精度三維掃描是一種前沿的尺寸測量和數(shù)字建模技術(shù)，憑借其高精度、高效率、非接觸測量及適用性廣泛等綜合優(yōu)勢，已成為汽車工業(yè)中不可或缺的三維測量工具。從開發(fā)階段的設(shè)計與驗(yàn)證，到生產(chǎn)過程中的尺寸質(zhì)量控制，再到后市場中的改裝和修復(fù)，高精度三維視覺掃描技術(shù)正在深度應(yīng)用于汽車產(chǎn)業(yè)鏈的各個環(huán)節(jié)。

接下來，將聚焦汽車研發(fā)設(shè)計階段，揭秘高精度工業(yè)三維掃描技術(shù)如何推動汽車行業(yè)邁向更高的創(chuàng)新水平，實(shí)現(xiàn)精度與效率的雙重提升。

產(chǎn)品策劃
競品分析
利用三維掃描儀測量競品車輛，可以輕松獲取詳細(xì)的外部尺寸信息、內(nèi)部空間布局情況以及零部件的三維數(shù)據(jù)。通過對比分析，團(tuán)隊(duì)能夠更準(zhǔn)確地識別設(shè)計趨勢和潛在創(chuàng)新點(diǎn)，進(jìn)一步確定新項(xiàng)目的核心賣點(diǎn)和差異化優(yōu)勢。

經(jīng)典車型復(fù)刻
回顧經(jīng)典車型同樣能夠激發(fā)新的設(shè)計理念。對于那些早于數(shù)字設(shè)計時代的成功案例，通常缺乏準(zhǔn)確的設(shè)計藍(lán)圖，但三維掃描技術(shù)通過快速獲取大量點(diǎn)云數(shù)據(jù)，可以高效地創(chuàng)建完整3D模型，彌補(bǔ)這一不足，為現(xiàn)代設(shè)計帶來了新的靈感和可能性。

概念&工程設(shè)計

油泥模型設(shè)計優(yōu)化
通常，設(shè)計團(tuán)隊(duì)在創(chuàng)建2D設(shè)計后，會構(gòu)建3D數(shù)字模型，然后在粘土中進(jìn)行銑削以評估和驗(yàn)證設(shè)計方案。油泥模型不僅提供直觀的視覺和觸覺體驗(yàn)，還能對車身線條、曲面和比例進(jìn)行精細(xì)調(diào)整。

調(diào)整全尺寸油泥模型示意
設(shè)計團(tuán)隊(duì)需要不斷打磨油泥模型，并將每次的改動都及時反映在數(shù)字模型上，直至美學(xué)和功能性上達(dá)到最佳平衡。如何高效獲取油泥模型的全尺寸三維數(shù)據(jù)，精準(zhǔn)復(fù)刻曲面、拐角、凹凸等每一處細(xì)節(jié)，在短時間內(nèi)完成多次設(shè)計優(yōu)化，是團(tuán)隊(duì)面臨的挑戰(zhàn)。

△整車三維數(shù)據(jù)示意

三維掃描儀提供了破題思路。在初步形成物理模型后，利用三維掃描儀可以精確獲取油泥模型表面的三維數(shù)據(jù)，避免了手動記錄帶來的誤差。對于需要微調(diào)的部分，設(shè)計師可以直接通過軟件查看并優(yōu)化掃描獲得的三維模型，實(shí)現(xiàn)對復(fù)雜曲面更加精細(xì)的控制。在保證設(shè)計高質(zhì)量呈現(xiàn)的同時，加快了設(shè)計迭代的速度。

風(fēng)洞測試
風(fēng)洞測試是汽車開發(fā)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，貫穿油泥模型、試制樣車和量產(chǎn)車等各個階段，用于評估和優(yōu)化空氣動力學(xué)性能，確保車輛在各種速度和路況下的穩(wěn)定性和能耗經(jīng)濟(jì)性。俗話說“風(fēng)洞一響，黃金萬兩”，面對高昂的人力和資金成本，工程師通常先進(jìn)行計算機(jī)虛擬仿真測試，再進(jìn)入實(shí)際風(fēng)洞驗(yàn)證。通過這兩種測試的不斷交替進(jìn)行，既保證了測試結(jié)果的準(zhǔn)確性，又有效降低了整體成本，三維掃描儀在這一過程中發(fā)揮了重要作用。

基于三維掃描輔助構(gòu)建的高精度三維模型，工程師可以使用專業(yè)軟件自動獲取車輛的迎風(fēng)面積（即正面投影面積），從而準(zhǔn)確計算風(fēng)阻系數(shù)，減少因幾何測量誤差導(dǎo)致的測試偏差。此外，掃描數(shù)據(jù)還支持詳細(xì)的模擬分析和可視化展示，結(jié)合CFD（計算流體動力學(xué)）仿真結(jié)果，使工程師能夠更直觀地理解氣流行為和風(fēng)阻分布。

△風(fēng)阻矢量圖和流線圖示意

針對不同的設(shè)計方案，每次調(diào)整車身表面狀態(tài)后，都可以重新進(jìn)行三維掃描，并記錄該方案的風(fēng)洞測試結(jié)果。高精度三維掃描技術(shù)的應(yīng)用顯著提升了風(fēng)洞測試的精度、效率和可靠性，幫助工程師更有效地實(shí)現(xiàn)最小化風(fēng)阻的目標(biāo)。

整車試驗(yàn)
車輛碰撞試驗(yàn)
車輛碰撞試驗(yàn)是綜合評價汽車安全性最基本和最有效的方法。通過重現(xiàn)事故，可以詳細(xì)分析碰撞前后人員和車輛的運(yùn)動狀態(tài)及損傷情況，為改進(jìn)車輛結(jié)構(gòu)安全性提供重要依據(jù)。然而，碰撞后的車身變形輪廓通常非常復(fù)雜，傳統(tǒng)測量工具難以全面覆蓋這些不規(guī)則曲面。

△碰撞測試示意

三維掃描儀則能提供全尺寸的三維測量方案，精準(zhǔn)獲取碰撞后車身各部分的具體變形情況，從而為碰撞對比分析提供完整有效的數(shù)據(jù)。

△電池包剮蹭后的型變量檢測

從市場研究和概念設(shè)計到工程設(shè)計和樣車試驗(yàn)，三維掃描儀提供了高精度、高效率和高靈活性的全尺寸三維測量方案。這使設(shè)計師和工程師能夠更精準(zhǔn)地捕捉和分析數(shù)據(jù)，從而做出更加準(zhǔn)確的決策，加速設(shè)計創(chuàng)意落地。

隨著高精度三維視覺掃描技術(shù)的不斷進(jìn)步和完善，先臨三維將在汽車行業(yè)的更多領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的潛力，為整個汽車產(chǎn)業(yè)集群注入新的數(shù)字動力。