面臨的挑戰(zhàn)：

來自海克斯康的解決方案：

故事開始于1948 年，隨著世界秩序陷入到冷戰(zhàn)狀態(tài)，人們在努力保衛(wèi)國家的同時(shí)實(shí)現(xiàn)武裝中立，第二次世界大戰(zhàn)期間，被飽受戰(zhàn)爭蹂躪的國家所環(huán)繞，而能夠保持武裝中立，瑞士空軍最高司令部非常關(guān)注發(fā)展戰(zhàn)斗轟炸機(jī)，根據(jù)瑞士地形特點(diǎn)的細(xì)節(jié)專門設(shè)計(jì)飛行和有效載荷特征。非常苛刻的要求, 包括接近超音速的最高速度，出色的可操作性和能在典型的高寒地區(qū)極短跑道上降落。

1955 年，首臺樣機(jī)試飛。采用革命性的超薄機(jī)翼設(shè)計(jì)和獨(dú)特的后緣襟翼組合，下垂的副翼和克魯格型前緣襟翼，這樣大大增加了提升力。因此，P-16 可在500 米長的跑道上起飛，著陸距離僅需要300 米。瑞士空軍訂購了100 架P-16 戰(zhàn)斗機(jī)。然而，小的機(jī)械故障導(dǎo)致了兩次災(zāi)難性事故的發(fā)生，整個(gè)項(xiàng)目受到影響，瑞士政府停止了該項(xiàng)目，并取消整個(gè)訂單。幸運(yùn)的是，飛機(jī)的革命性的機(jī)翼設(shè)計(jì)被應(yīng)用于歷史上第一代商業(yè)噴氣式飛機(jī)。這些開創(chuàng)性的商用噴氣式飛機(jī)采納了P-16 的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，當(dāng)時(shí)被認(rèn)為過于冒險(xiǎn)。說實(shí)話，這架飛機(jī)只是早出生了10 至15 年。更為可悲的是，沒有設(shè)計(jì)圖紙保存到現(xiàn)在，只有一架實(shí)際的P-16 飛機(jī)，在蘇黎世附近的杜本多夫航空博物館。

2011 年，蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)生，Marc Immer，希望進(jìn)行這個(gè)歷史悠久的瑞士殲擊轟炸機(jī)的數(shù)字化，并將其等比例模型在風(fēng)洞中測試，分析其空氣動力特性。在評估市場上的掃描解決方案后，他得出的結(jié)論是采用Leica T-Scan 系統(tǒng)來迎接這一挑戰(zhàn)。樂于參與科學(xué)項(xiàng)目涉及這樣一段光輝的瑞士歷史，Leica 工業(yè)測量系統(tǒng)公司無償?shù)奶峁┝讼嚓P(guān)設(shè)備和支持工作。

其他的掃描解決方案，或是缺乏必要的準(zhǔn)確性，或者是測量范圍不足于測量P-16 戰(zhàn)斗機(jī)。長度方向超過14 米，翼展11 米，高度4 米，飛機(jī)上有一個(gè)大的表面積，單個(gè)機(jī)翼近30 平方米。

掃描設(shè)備需要能夠有效地應(yīng)付如此龐大的表面，并達(dá)到預(yù)期的精度。用于P-16 掃描項(xiàng)目的是一個(gè)全新的Leica AT901-LR 絕對激光跟蹤儀，配備Leica T-Scan 手持式激光掃描系統(tǒng)。激光跟蹤儀是一種便攜式坐標(biāo)測量機(jī)，依靠激光束在一個(gè)大的球形區(qū)域內(nèi)準(zhǔn)確地測量和檢查。激光跟蹤儀在P-16 項(xiàng)目中以3 種不同的方式收集信息：棱鏡，無線跟蹤，無臂的接觸式測頭或跟蹤手持式掃描儀。

配置Leica T-Scan 的絕對激光跟蹤儀，采用數(shù)字照相機(jī)系統(tǒng)(LeicaT-Cam)，利用近紅外線的可見光工作，它有一個(gè)光學(xué)變焦系統(tǒng)和一個(gè)電機(jī)帶動鏡頭做豎直方向圓周運(yùn)動。

Leica T-Cam 安裝在激光跟蹤儀的頂部，Leica T-Cam 時(shí)刻跟蹤T-Scan，并捕捉Leica T-Scan 上紅外二極管的圖像。相機(jī)的增量式角度編碼器，基于跟蹤儀來控制角度以提供Leica T-Cam 豎直方向的圓周運(yùn)動。Leica T-Cam 內(nèi)部的數(shù)字信號處理器(DSP)，完成所有的計(jì)算和圖像處理任務(wù)。

反射球集中在目標(biāo)設(shè)備中，加上植入目標(biāo)設(shè)備表面上的一組10 個(gè)紅外發(fā)光二極管，該目標(biāo)設(shè)備就構(gòu)成了目標(biāo)測量系統(tǒng)，六個(gè)測量參數(shù)描述了目標(biāo)設(shè)備與激光跟蹤儀的關(guān)系。這六個(gè)參數(shù)是三個(gè)位置參數(shù)(X，Y，Z) 和三個(gè)方向參數(shù)( 俯仰，搖擺和自轉(zhuǎn))。他們一起組成6 個(gè)自由度(6DOF)。這些參數(shù)確定由激光跟蹤( 位置) 和Leica T-Cam( 方向) 來測定。

Leica T-Scan 發(fā)出有規(guī)律的已知波長的紅外線，CMOS 照相機(jī)則利用一個(gè)百葉窗，以與目標(biāo)設(shè)備相同的頻率捕捉圖像。這樣一來，無論是在陽光直射下或在急劇變化的工業(yè)光照環(huán)境條件下測量，Leica T-Cam是不受不同環(huán)境的光照影響。

在兩個(gè)工作日內(nèi)，共收集了40 萬點(diǎn)針對P-16 的掃描數(shù)據(jù)。要創(chuàng)建一個(gè)CAD 模型，Leica T-Scan 獲得的數(shù)據(jù)被導(dǎo)入PolyWorks，Leica T-Scan 點(diǎn)云處理的標(biāo)準(zhǔn)軟件。通過這種方式，創(chuàng)建P-16 飛機(jī)的多邊形模型。憑借先進(jìn)的算法，PolyWorks 擬合所有的數(shù)據(jù)點(diǎn)，創(chuàng)建一個(gè)準(zhǔn)確的網(wǎng)狀模型。然后，該模型使用PolyWorks 編輯工具進(jìn)行清理和編輯，產(chǎn)生這個(gè)歷史性飛機(jī)準(zhǔn)確的數(shù)字模型。經(jīng)過Duwe-3D AG 的
應(yīng)用專家進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和優(yōu)化。Duwe-3D AG 在德國Lindau，是InnovMetric 軟件公司的歐洲合作伙伴。

Marc Immer：我希望重新計(jì)算飛機(jī)的性能參數(shù)。采用這種方式計(jì)算飛機(jī)的飛行性能，如上升和下降速率，失速速度以及飛機(jī)降低和收回襟翼氣動性能。能夠彌補(bǔ)因?yàn)橥蝗豁?xiàng)目終止而完全沒有飛行試驗(yàn)有關(guān)的文件的空缺。參與的P-16 項(xiàng)目取得了這一研究項(xiàng)目非常值得的，使用市場上最先進(jìn)的工業(yè)計(jì)量設(shè)備提供寶貴的真實(shí)世界的經(jīng)驗(yàn)。

Leica T-Scan
2005 年 Leica T-Scan 被 Leica 工業(yè)測量系統(tǒng)推向市場時(shí)，是世界上第一臺手持式的激光掃描儀，其測量范圍達(dá) 30m。Leica T-Scan 掃描時(shí)不需要對表面進(jìn)行處理，而且外界的光照條件對其沒有任何影響。

隨著技術(shù)的進(jìn)步與提升：Leica T-Scan 比以前更小更輕，成為世界上唯一真正技術(shù)成熟的、大尺寸便攜式掃描解決方案，其數(shù)據(jù)的后期處理也非常快。

外界光線的變化對 Leica T-Scan 沒有任何影響。LeicaT-Scan 射出的是點(diǎn)激光，這樣激光束就像是飛動的點(diǎn)。由于其激光束是由單獨(dú)的點(diǎn)組成的，它們的亮度可以根據(jù)反射表面不同的反射性質(zhì)進(jìn)行調(diào)整，從亮的到暗的表面可一次性掃描完成。較低亮度的激光束用在較亮的表面上，較高亮度的激光束應(yīng)用在較暗的表面上。這些調(diào)整都是自動的，為使用者提供了顯而易見的便利。

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