挑戰(zhàn)：探索開采新方案，確保新部件能與現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施兼容，同時(shí)避免頻繁往返偏遠(yuǎn)礦區(qū)進(jìn)行手工測(cè)量的繁瑣與不便。

解決方案：Artec Leo、Artec Ray、Artec Studio、Geomagic Design X、SOLIDWORKS

效果：成功構(gòu)建“虛擬試裝”工作流程，確保工業(yè)平臺(tái)、車間、管道等開采解決方案在出廠前與現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施匹配。采用3D掃描技術(shù)后，數(shù)據(jù)捕獲周期縮短三分之二，并且顯著降低了因適配問題導(dǎo)致的設(shè)計(jì)誤差。

為何選擇Artec 3D：Artec Leo采用無線設(shè)計(jì)，操作靈活且簡(jiǎn)便，在升降機(jī)或腳手架上也可精準(zhǔn)捕獲數(shù)據(jù)。Artec Ray則專為礦井測(cè)量等大型區(qū)域設(shè)計(jì)，表現(xiàn)出色。此外，Artec Studio只需一鍵操作，即可輕松切換至Design X或SOLIDWORKS，工作流程更簡(jiǎn)潔。

Titan Engineered Solutions對(duì)偏遠(yuǎn)礦區(qū)的礦山安全平臺(tái)等設(shè)備進(jìn)行維護(hù)。
圖/Titan Engineered Solutions

采礦作業(yè)與其他制造作業(yè)一樣，依賴重型機(jī)械設(shè)備。但是，要實(shí)現(xiàn)工廠和現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)效率的最大化，挑戰(zhàn)重重，非輕易之舉。

因礦區(qū)多位于偏遠(yuǎn)地帶，工程師們需長(zhǎng)途跋涉數(shù)小時(shí)前往現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行手工測(cè)量。然而，手工測(cè)量方法存在諸多弊端，比如人為測(cè)量誤差、數(shù)據(jù)收據(jù)不全，以及需多次往返確認(rèn)尺寸。盡管方法較為傳統(tǒng)，但對(duì)于許多礦區(qū)來說，這仍是當(dāng)前理想可行的辦法。

許多礦山仍在使用老舊設(shè)備來進(jìn)行生產(chǎn)活動(dòng)。若未能在設(shè)備故障前及時(shí)更換現(xiàn)有設(shè)備，可能會(huì)導(dǎo)致設(shè)備停機(jī)，進(jìn)而影響拆卸和手工測(cè)量工作。若等到部件故障后再更換，不僅停機(jī)時(shí)間會(huì)延長(zhǎng)，迫使采礦作業(yè)中斷，礦山的利潤(rùn)也會(huì)受到影響。

礦山的設(shè)備部件老舊，需要定期維修。圖/Titan Engineered Solutions

Titan Engineered Solutions 之所以能在行業(yè)中脫穎而出，關(guān)鍵在于其提供的創(chuàng)新工程解決方案。這些方案不僅具備前瞻性，能夠快速響應(yīng)客戶需求，還有效縮短了生產(chǎn)停工時(shí)間，為客戶帶來更高的生產(chǎn)效率。

過去，Titan需要派遣整隊(duì)工程師前往客戶現(xiàn)場(chǎng)。隨著與Artec大使Rapid Scan 3D合作的加深，Titan的工作模式迎來了革新。現(xiàn)在，Titan不再依賴手動(dòng)測(cè)量，僅需派遣一名工程師，攜帶 Artec Leo與Artec Ray 掃描儀前往現(xiàn)場(chǎng)，即可輕松捕獲精準(zhǔn)幾何數(shù)據(jù)。

Titan總經(jīng)理Brandon Koch表示：“產(chǎn)品現(xiàn)在雖然還沒造出來，但我們能用3D掃描捕獲的數(shù)據(jù)，定制出誤差在1.6毫米以內(nèi)的部件。舉個(gè)例子，我們常做的一次性頭尾對(duì)接定制管道，現(xiàn)在省去了繁瑣的手工測(cè)量，依然能確保它們與開采設(shè)施適配。”

準(zhǔn)備掃描開采設(shè)施的Artec Ray。圖/Titan Engineered Solutions

01.精準(zhǔn)匹配，一步到位

Rapid Scan 3D提供的為期一周的培訓(xùn)課程讓Titan公司開始了3D掃描之旅。通過學(xué)習(xí)，他們掌握了無線掃描儀Leo的使用方法，他們發(fā)現(xiàn)Leo在美國(guó)西南部各大采礦現(xiàn)場(chǎng)部署起來輕而易舉。Koch對(duì)Leo的集成設(shè)計(jì)與一鍵掃描功能贊不絕口，直言“用起來毫無難度”。

Koch還說道：“Leo的使用方法非常簡(jiǎn)單，開機(jī)、對(duì)準(zhǔn)、掃描，一氣呵成。屏幕上可以實(shí)時(shí)查看掃描效果，數(shù)據(jù)質(zhì)量一目了然。若擔(dān)心某區(qū)域掃描不全，尤其是關(guān)鍵區(qū)域，隨時(shí)可重新掃描。”

大多采礦設(shè)施規(guī)模龐大，Titan認(rèn)識(shí)到需要一種遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)捕獲解決方案。在客戶現(xiàn)場(chǎng)親眼見證Ray的出色表現(xiàn)后，他們決定引進(jìn)該設(shè)備。結(jié)果令人矚目，Ray能夠快速、精準(zhǔn)地捕獲大型采礦設(shè)施的數(shù)據(jù)，極大地提升了工作效率。

架立在三腳架上的Artec Ray II，正在捕獲大型管道數(shù)據(jù)以供分析。
圖/Titan Engineered Solutions

Titan近期承接了一個(gè)銅廠車間維修項(xiàng)目，利用Ray僅耗時(shí)1小時(shí)便完成了整個(gè)車間的數(shù)據(jù)采集，比過去快了2至5個(gè)小時(shí)。此外， Titan工程師Johnathan Turner 指出，手工測(cè)量可能遺漏的細(xì)節(jié)，Ray都能做到巨細(xì)無遺，確保定制的部件能夠準(zhǔn)確匹配，安裝在可能出現(xiàn)問題的位置。

“我們根據(jù)掃描結(jié)果成功還原了整個(gè)車間，”Turner說到，“手工測(cè)量只能給出‘可能合適’的尺寸，3D掃描則能讓我們確定得到的尺寸‘準(zhǔn)確無誤’。多虧了3D掃描，我們才能順利完成車間設(shè)備設(shè)施的維護(hù)和翻新工作。”

02. 使用Design X校驗(yàn)容差

Titan深耕于3D掃描領(lǐng)域，將公司業(yè)務(wù)拓展至逆向工程，提供零部件定制服務(wù)，還通過偏差分析技術(shù)，嚴(yán)格確保每一個(gè)定制部件均能滿足既定的容差標(biāo)準(zhǔn)。

Titan團(tuán)隊(duì)將Leo和Ray捕獲的數(shù)據(jù)導(dǎo)入Artec Studio中進(jìn)行處理，包括剔除多余數(shù)據(jù)，融合多個(gè)數(shù)據(jù)集，最終生成的模型可即刻導(dǎo)出至Geomagic Design X。

在Design X中，Titan團(tuán)隊(duì)可以創(chuàng)建關(guān)鍵部件區(qū)域的“面域”。例如，在設(shè)計(jì)定制管道時(shí)，他們重點(diǎn)關(guān)注每根管道的頭尾是否能與現(xiàn)有管道網(wǎng)絡(luò)對(duì)接。為此，團(tuán)隊(duì)將這些幾何草圖轉(zhuǎn)為基于掃描數(shù)據(jù)的CAD主體，并設(shè)定約束條件（即影響設(shè)計(jì)的各種限制因素），以確保設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。

完成CAD主體的創(chuàng)建后，這些管道數(shù)據(jù)會(huì)導(dǎo)入到SOLIDWORKS中，利用之前設(shè)定的約束條件來設(shè)計(jì)完整的模型。對(duì)齊模型后，無論是管道模型還是其他通過逆向工程得到的產(chǎn)品，都可以重新導(dǎo)入到Design X中。Design X的熱映射功能強(qiáng)大，能夠疊加顯示CAD數(shù)據(jù)，快速識(shí)別偏差，從而確保零件符合安裝所許的容差要求。

在Geomagic Design X中對(duì)復(fù)雜管段進(jìn)行熱映射處理。圖/Titan Engineered Solutions

Turner表示，“Artec Studio - SOLIDWORKS - Geomagic Design X”三步工作流程不僅簡(jiǎn)化了生產(chǎn)流程，提高了效率，還增強(qiáng)了公司對(duì)制造出的部件適配性的信心。

“我們可以通過管道的兩端掌握管道的長(zhǎng)度、所需直徑和連接方式，”Turner解釋道，“‘三步走’工作流程讓我們輕松確定需要鉆孔的位置，然后用螺栓固定管道。我們只需捕獲原管道設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，設(shè)定限制條件，然后在此基礎(chǔ)上建模即可。”

03. 多分辨率建模，初露鋒芒

因大量設(shè)備尺寸龐大，需借助平板卡車運(yùn)輸，Koch特別強(qiáng)調(diào)了產(chǎn)品精確適配的重要性，這有助于減少安裝問題的發(fā)生。他提到，如在銅工廠車間項(xiàng)目中出現(xiàn)錯(cuò)誤，可能會(huì)導(dǎo)致整個(gè)項(xiàng)目從頭再來。他還提醒道：“若不及時(shí)糾正錯(cuò)誤，維修成本會(huì)越來越貴”。

Titan公司不斷探索3D掃描技術(shù)在新領(lǐng)域的應(yīng)用。以Artec Studio為例，它現(xiàn)在能夠?qū)⒉煌瑨呙鑳x捕捉的數(shù)據(jù)合并成單個(gè)網(wǎng)格，并保留每個(gè)網(wǎng)格的最高分辨率數(shù)據(jù)。

“起初，我們選擇Leo和Ray是因?yàn)樗鼈兏髯跃哂歇?dú)特的優(yōu)勢(shì)。但現(xiàn)在，我們正在研究多分辨率3D掃描，” Koch說道，“這一技術(shù)在許多項(xiàng)目中都展現(xiàn)出巨大的潛力。用Ray進(jìn)行整體區(qū)域掃描，再結(jié)合Leo進(jìn)行精細(xì)掃描，我們能夠捕捉到那些單獨(dú)使用Ray時(shí)難以察覺的細(xì)節(jié)。”

滬敖3D是一家致力于三維數(shù)字化行業(yè)解決方案的技術(shù)型企業(yè)，擁有豐富的三維項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，公司以行業(yè)應(yīng)用為出發(fā)點(diǎn)，為客戶提供三維數(shù)字化采集、三維數(shù)據(jù)處理、三維數(shù)據(jù)管理等一系列應(yīng)用服務(wù)。目前主要服務(wù)于制造業(yè)（汽車、航空航天、船舶、模具、鑄造以及各種機(jī)械）、建筑業(yè)（建筑設(shè)計(jì)、施工、裝修等）、文化遺產(chǎn)（博物館、古建筑、考古等）、數(shù)字化工廠、警用公共安全、影視制作、教育等行業(yè)。提供質(zhì)量檢測(cè)、三維建模、逆向工程、數(shù)字存檔、GD/T分析、有限元分析、虛擬安裝、干涉分析、工程測(cè)繪、形變監(jiān)測(cè)、3D打印等技術(shù)方案。