通用3D扫描技术在汽车开发中的运用

　　通用汽车公司(GM，General Motors)成立于1908年9月16日，自从威廉·杜兰特创建了美国通用汽车公司以来，通用汽车在全球生产和销售包括雪佛兰、凯迪拉克、宝骏、别克、GMC、霍顿、解放、欧宝、沃克斯豪尔以及五菱等一系列品牌车型并提供服务。目前，通用汽车旗下多个品牌全系列车型畅销于全球120多个国家和地区，包括电动车、微车、重型全尺寸卡车、紧凑型车及敞篷车。

　　日前，通用公司竞争标杆小组(General Motors’ Competitive Benchmarking)对外推出其通用3D扫描系统，可以应用于汽车开发和部件检测中。其中该套3D扫描系统包含红光扫描、白光扫描以及蓝光扫描等三套激光扫描系统，通过该3D扫描系统可以准确地解剖分析竞争车型构造。据统计，全球汽车市场中因新技术的推出而发布的新车或改款车每年大约有三十多款车型。

　　该全新3D扫描系统可以通过激光扫描获得车辆结构和部件的准确3D形状。因此，可以通过汽车逆向工程应用到通用公司汽车开发中。

　　通过该全新3D扫描系统逆向工程每年可以为雪佛兰、凯迪拉克、别克以及GMC车型的设计开发节约巨大的成本，并能大幅提高车辆的质量。通过该全新3D扫描系统还可以进行零部件检测、过程质量检查以及故障排除等工作。

　　该通用公司竞争标杆小组的高级主管Larry Pecar表示：”在各行各业中，3D扫描技术可以为行业迅速发展提供一种高效并节约成本的解决方案。同样，在汽车行业中通过该3D扫描技术可以更好地理解其他汽车企业车辆召回的原因可以为通过汽车提供前车之鉴。”

　　通过汽车采用3D扫描技术历时已有十年之久。其中，该3D扫描系统可以对汽车结构和部件进行红光扫描、白光扫描或蓝光扫描，同时该系统还配备一个先进的相机传感器以捕捉物体轮廓并进行记录以此得到物体在空间上的位置和方向。

　　虽然，该3D扫描系统的三种光扫描系统均可以对微小零部件以及整车外观进行扫描。但是，蓝光扫描系统和白光扫描系统更擅长对整车外观(其中包括整个汽车外表面)进行扫描；另外，蓝光扫描系统还可以对汽车内饰、发动机组件以及车身组件进行扫描记录。白光扫描系统工作过程与蓝光扫描相似，但是其技术较为陈旧，再加上蓝光扫描先进的技术，因此白光扫描系统在实际应用并不常用。红光扫描系统则更擅长对拆解后的汽车零部件进行扫描以获取其详细结构信息。通过综合利用红光扫描系统和蓝光扫描系统，车辆工程师们可以捕获汽车内每个零部件的位置和方向信息。

　　通用汽车还表示通过3D扫描系统可以辅助汽车设计和开发。通过对汽车油泥模型外观进行3D扫描得到相关数据，之后将数据导入到数控中心中加工便可获得全尺寸的相应模型。如果只是对车辆的一部分进行3D扫描，那么可以将数据导入到3D打印机中以获得快速原型机辅助开发设计。

　　Larry Pecar还表示：”通过对比原始数据和现有车辆扫描数据可以迅速找到相关存在的问题。在某些情况下甚至可以直接避免车辆噪声的产生或者可以迅速地解决。通过利用3D扫描技术任何质量问题都将无处可藏。”

　　凯迪拉克Elmiraj Coupe概念车上的3D扫描技术

　　凯迪拉克Elmiraj Coupe概念车八月份在美国首次公开亮相。通用汽车称Elmiraj概念车体现了凯迪拉克品牌的以艺术与科学为内涵的设计基因。这样一款漂亮的概念车是如何从软模变成数字模型，然后再手工打造出来的呢？通用汽车公司介绍说，Elmiraj主要是通过使用结构光(structured-light)3D扫描技术完成概念设计的。

　　这款车的设计师一开始根据概念草图制造出软模。然后使用结构光3D扫描技术进行扫描，结构光3D扫描技术是指3D扫描仪将光图案投影到的按比例缩小的模型表面上，同时用相机寻找部件曲线或轮廓的扭曲处，并记录该扭曲在对象上的位置和它的方向。每次扫描的数字图像都会拼接在一起，直到获得完整的车辆信息。

　　”在Elmiraj这个项目中，3D扫描技术成了使用传统手工雕塑方法制作软模的团队与数字化建模设计团队之间合作的桥梁，” Frank Saucedo，通用汽车先进设计工作室主任Frank Saucedo表示。

　　数学模型是使用计算机控制的机加工设备和手工制造软模的基础。3D扫描仪使设计人员能够快速反向工程，并随时更新以前的设计。这些数据可以上传到计算机控制的铣床上制造一个全比例模型。有些零部件可以转到3D打印机上进行快速原型。

　　通用汽车自2001年以来一直在使用3D扫描技术，但更多的用于软模的内部或外形设计上并没用在概念车的设计制造上。但Elmiraj是个例外，GM位于密歇根州的Warren设计中心加工车间和在加州的先进设计工作室使用3D扫描技术验证几乎每一个造型、模具和零件。

　　”我们现在之所以能够在一周内完成概念车从比例模型到全尺寸模型制造的全过程，部分原因就是我们使用了3D扫描技术。”通用汽车Warren设计中心的高级经理Bill Mattana表示。