創(chuàng)新加速器！先臨高精度工業(yè)3D視覺(jué)掃描解鎖汽車(chē)開(kāi)發(fā)新方式

汽車(chē)行業(yè)作為我國(guó)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(shí)代潮流。機(jī)器視覺(jué)、模擬仿真和人工智能等先進(jìn)技術(shù)在汽車(chē)制造領(lǐng)域的深入融合與廣泛應(yīng)用，正推動(dòng)著這一行業(yè)發(fā)生前所未有的變革與升級(jí)。

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

接下來(lái)，將聚焦汽車(chē)研發(fā)設(shè)計(jì)階段，揭秘高精度工業(yè)三維掃描技術(shù)如何推動(dòng)汽車(chē)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(jìng)品分析
利用三維掃描儀測(cè)量競(jìng)品車(chē)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(guò)對(duì)比分析，團(tuán)隊(duì)能夠更準(zhǔn)確地識(shí)別設(shè)計(jì)趨勢(shì)和潛在創(chuàng)新點(diǎn)，進(jìn)一步確定新項(xiàng)目的核心賣(mài)點(diǎn)和差異化優(yōu)勢(shì)。

經(jīng)典車(chē)型復(fù)刻
回顧經(jīng)典車(chē)型同樣能夠激發(fā)新的設(shè)計(jì)理念。對(duì)于那些早于數(shù)字設(shè)計(jì)時(shí)代的成功案例，通常缺乏準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)藍(lán)圖，但三維掃描技術(shù)通過(guò)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(jì)帶來(lái)了新的靈感和可能性。

概念&工程設(shè)計(jì)

油泥模型設(shè)計(jì)優(yōu)化
通常，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)在創(chuàng)建2D設(shè)計(jì)后，會(huì)構(gòu)建3D數(shù)字模型，然后在粘土中進(jìn)行銑削以評(píng)估和驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案。油泥模型不僅提供直觀的視覺(jué)和觸覺(jué)體驗(yàn)，還能對(duì)車(chē)身線(xiàn)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(jì)團(tuán)隊(duì)需要不斷打磨油泥模型，并將每次的改動(dòng)都及時(shí)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(shí)間內(nèi)完成多次設(shè)計(jì)優(yōu)化，是團(tuán)隊(duì)面臨的挑戰(zhàn)。

△整車(chē)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(dòng)記錄帶來(lái)的誤差。對(duì)于需要微調(diào)的部分，設(shè)計(jì)師可以直接通過(guò)軟件查看并優(yōu)化掃描獲得的三維模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜曲面更加精細(xì)的控制。在保證設(shè)計(jì)高質(zhì)量呈現(xiàn)的同時(shí)，加快了設(shè)計(jì)迭代的速度。

風(fēng)洞測(cè)試
風(fēng)洞測(cè)試是汽車(chē)開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，貫穿油泥模型、試制樣車(chē)和量產(chǎn)車(chē)等各個(gè)階段，用于評(píng)估和優(yōu)化空氣動(dòng)力學(xué)性能，確保車(chē)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(huà)說(shuō)“風(fēng)洞一響，黃金萬(wàn)兩”，面對(duì)高昂的人力和資金成本，工程師通常先進(jìn)行計(jì)算機(jī)虛擬仿真測(cè)試，再進(jìn)入實(shí)際風(fēng)洞驗(yàn)證。通過(guò)這兩種測(cè)試的不斷交替進(jìn)行，既保證了測(cè)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(guò)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(zhuān)業(yè)軟件自動(dòng)獲取車(chē)輛的迎風(fēng)面積（即正面投影面積），從而準(zhǔn)確計(jì)算風(fēng)阻系數(shù)，減少因幾何測(cè)量誤差導(dǎo)致的測(cè)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(jì)算流體動(dòng)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(xiàn)圖示意

針對(duì)不同的設(shè)計(jì)方案，每次調(diào)整車(chē)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(cè)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(cè)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(chē)試驗(yàn)
車(chē)輛碰撞試驗(yàn)
車(chē)輛碰撞試驗(yàn)是綜合評(píng)價(jià)汽車(chē)安全性最基本和最有效的方法。通過(guò)重現(xiàn)事故，可以詳細(xì)分析碰撞前后人員和車(chē)輛的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及損傷情況，為改進(jìn)車(chē)輛結(jié)構(gòu)安全性提供重要依據(jù)。然而，碰撞后的車(chē)身變形輪廓通常非常復(fù)雜，傳統(tǒng)測(cè)量工具難以全面覆蓋這些不規(guī)則曲面。

△碰撞測(cè)試示意

三維掃描儀則能提供全尺寸的三維測(cè)量方案，精準(zhǔn)獲取碰撞后車(chē)身各部分的具體變形情況，從而為碰撞對(duì)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(cè)

從市場(chǎng)研究和概念設(shè)計(jì)到工程設(shè)計(jì)和樣車(chē)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(cè)量方案。這使設(shè)計(jì)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(jì)創(chuàng)意落地。

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