◎ ความท้าทาย：

การระบุวิธีที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นในการสร้างแบบจำลองอากาศพลศาสตร์สำหรับรถยนต์ที่ออกแบบมาเพื่อแข่งขันในซีรีส์มอเตอร์สปอร์ตชั้นนำของโลก

◎ วิธีแก้ปัญหา：

Artec Leo, Artec Ray, Artec Studio, Geomagic, HyperMesh

◎ ผลลัพธ์：

กระบวนการที่สามารถสร้างโมเดล 3D ของรถมอเตอร์ไซค์หรือรถแข่งแบบเปิดล้อที่มีรายละเอียดสูงได้ จากนั้นป้อนเข้าสู่ซอฟต์แวร์ Computational Fluid Dynamics (CFD) เมื่อถึงจุดนั้นแล้ว สิ่งเหล่านี้จะถูกนำมาใช้ในการจำลองที่ช่วยให้วิศวกรปรับการตั้งค่าดาวน์ฟอร์ซให้เหมาะสมได้เร็วขึ้น ในลักษณะที่ลดการลากตามหลักอากาศพลศาสตร์ และลดเวลารอบลง

◎ ทำไมต้อง Artec 3D ?：

หากไม่ได้รับข้อมูล CAD ที่ละเอียดอ่อนจากผู้ผลิต ก็มักจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะได้โมเดล 3D ที่มีรายละเอียดของรถแข่งหรือจักรยานยนต์ แต่ด้วยการใช้ Artec Leo และ Ray ตอนนี้ Catesby Projects จึงสามารถจับภาพยานพาหนะเหล่านี้ด้วยความแม่นยำและความเร็วที่โดดเด่น

วิศวกรของ Catesby Projects แบบ 3D กำลังสแกนรถร่วมกับ Artec Leo

ในโลกของมอเตอร์สปอร์ต อัตรากำไรขั้นต้นมักเป็นความแตกต่างระหว่างความสำเร็จและความล้มเหลว เสี้ยววินาทีอาจฟังดูเหมือนเป็นช่วงเวลาที่มีจำกัดอย่างไม่น่าเชื่อ แต่การแพ้ให้กับคู่แข่งในแต่ละรอบ คุณจะพบว่าทีมของคุณอยู่ด้านหลังสนามอย่างรวดเร็ว

แล้วชุดแข่งเหล่านี้ระบุวิธีลดเวลารอบได้อย่างไร ส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับซีรีส์ที่เรากำลังพูดถึง ใน Formula 1 แต่ละทีมออกแบบและผลิตรถของตนตั้งแต่เริ่มต้น แม้ว่าบางคนจะได้รับแรงบันดาลใจจากคนอื่น ๆ แต่รูปแบบการแข่งขันของกีฬานี้ก็เปิดทางให้กับ ‘การแข่งขันเพื่อการพัฒนา’ ซึ่งพวกเขาจะแข่งขันกันเพื่อหาเวลารอบในแต่ละฤดูกาล

ในทางปฏิบัติ จะเห็นได้ว่าตัวสร้าง F1 ปรับรูปร่างพื้น, แผงด้านข้าง, ปีกหน้า, ปีกหลัง และชิ้นส่วนแอโรไดนามิกอื่น ๆ เพื่อให้รถยนต์สามารถขับผ่านอากาศได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น

อย่างไรก็ตาม สิ่งต่าง ๆ ทำงานแตกต่างออกไปเล็กน้อยในซีรีส์การผลิตครั้งเดียว เนื่องจากการแข่งขันชิงแชมป์เหล่านี้ต่อสู้กันโดยใช้รถที่เหมือนกันทุกประการ การได้รับชัยชนะจึงเป็นเรื่องยากที่จะหาได้ และแทนที่จะมีส่วนร่วมในการแข่งขันเพื่อการพัฒนา วิศวกรของทีมจะต้องมุ่งเน้นไปที่การปรับการตั้งค่าให้เหมาะสมที่สุด

มอเตอร์ไซค์ที่อยู่ในขั้นตอนการสแกน 3D ด้วย Artec Leo

แต่ปัญหาของงานจำลองก็คือคุณต้องมีโมเดล 3D ที่แม่นยำในการทดสอบ และผู้ผลิตมักไม่ต้องการแจกแจงข้อมูล CAD อันมีค่าที่อยู่เบื้องหลังสิ่งเหล่านี้ นี่คือจุดที่ Catesby Projects สามารถช่วยได้ ผู้เชี่ยวชาญด้านอากาศพลศาสตร์และการจำลองจากสหราชอาณาจักรจะสแกนรถยนต์ดังกล่าวและสร้างโมเดล 3D ที่พร้อมสำหรับการวิจัยและพัฒนาสำหรับทีมในซีรีส์รุ่นเดียวและหลายยี่ห้อ

“สมมติว่ามีคนซื้อรถยนต์เพื่อเข้าร่วมซีรีส์” Jon Paton ผู้จัดการโครงการของ Catesby Projects อธิบาย “พวกเขาไม่ได้รับอนุญาตให้เปลี่ยนแปลงหรือแก้ไขมัน แต่พวกเขาต้องการลองและได้การตั้งค่าที่ดีที่สุดเท่าที่จะทำได้”

“เราสแกนมันและทำงานจำลองด้วยคอมพิวเตอร์เพื่อค้นหาว่าการเปลี่ยนแปลงทางอากาศพลศาสตร์อาจเป็นเช่นไร จากนั้นเราช่วยให้พวกเขาดูว่าการเปลี่ยนมุมปีกหน้าหรือเพิ่มคราด (มุมพื้น) อีกเล็กน้อยจะช่วยในวงจรเฉพาะหรือไม่”

“การสแกน 3D ช่วยให้เราทำงานจำลองได้ทั้งหมด โดยไม่เคยเห็นข้อมูล CAD มาสร้างแบบจำลองทางกายภาพเลย”

“ไม่มีทางเลือก” มีแต่การสแกน 3D

Catesby ดำเนินงานโดยเป็นส่วนหนึ่งของกลุ่มที่ปรึกษาด้านวิศวกรรมที่กว้างขึ้นอย่าง TotalSim โดยนำเสนอบริการการทดสอบทางกายภาพและทางคอมพิวเตอร์ที่เอื้อต่อการพัฒนาและการตรวจสอบอากาศยาน สิ่งเหล่านี้ส่วนใหญ่เปิดใช้งานโดยการสแกน Artec 3D แล้ว แต่นั่นไม่ได้เป็นเช่นนั้นเสมอไป

การสแกน 3D โดยใช้ Artec Leo โดยมีข้อมูลที่บันทึกไว้ปรากฏบนจอแสดงผลในตัว

เนื่องจากผู้ผลิตรถแข่งชิงแชมป์รุ่นเดี่ยวจึงไม่เต็มใจที่จะแบ่งปันข้อมูล CAD, Paton กล่าวโดยวิศวกร “ไม่มีทางเลือกอย่างมีประสิทธิภาพ คุณต้องมีเครื่องสแกน 3D”

ความพยายามในช่วงแรกของบริษัทของเขาจริง ๆ แล้วคือการใช้ชุดโฟโตแกรมเมทรี ซึ่งให้ความแม่นยำระดับสากล และ Artec Eva สำหรับเก็บรายละเอียดเล็ก ๆ น้อย ๆ นับตั้งแต่นั้นมา บริษัทได้ปรับปรุงความแม่นยำและความเร็วของกระบวนการให้ดียิ่งขึ้น โดยทำงานร่วมกับ Artec Ambassador Central Scanning เพื่อเปลี่ยนไปใช้ Artec Leo และ Ray ขั้นสูงยิ่งขึ้น

ตามที่ Tom Parrish วิศวกรออกแบบระดับจูเนียร์กล่าวไว้ ซึ่งได้ลองสแกน Leo 3D เป็นครั้งแรกเมื่อหกเดือนก่อนตอนที่เขาเริ่มต้นกับบริษัท การหยิบอุปกรณ์ขึ้นมาก็เป็นเรื่องง่ายเช่นกัน

“เมื่อฉันเริ่มใช้มันครั้งแรก ฉันจำได้ว่ามันใช้งานง่ายมาก” Parrish อธิบาย “เนื่องจากมันค่อนข้างเป็นมิตรต่อผู้ใช้และอินเทอร์เฟซของมันดีมาก จึงมีข้อผิดพลาดจำนวนจำกัดที่อาจผิดพลาดได้ เพื่อฝึกซ้อม ฉันได้สแกนโซฟาและเก้าอี้ และเมื่อฉันเห็นโมเดล 3D ปรากฏขึ้นเป็นครั้งแรกบนจอแสดงผลในตัว มันเจ๋งมาก!”

ในสำนักงานในสหรัฐอเมริกา Paton กล่าวเสริมว่า Catesby ใช้เครื่องสแกนแบบมีสายราคาถูกกว่าด้วย และนอกจากจะให้ความยืดหยุ่นโดยไม่ต้องใช้สายเคเบิลแล้ว เขากล่าวว่า Artec Leo นั้นค่อนข้างเร็วกว่ามาก

รถมอเตอร์ไซค์เอียงเล็กน้อยเพื่อให้แน่ใจว่าจะสามารถจับภาพในรายละเอียดสูงด้วย Artec Leo

“ปกติแล้วตอนนี้เราสามารถสแกนรถแข่งนอกสถานที่ได้ภายในเวลาสองสามวัน เราแยกรถออกและสแกนสิ่งทั้งหมดกับ Ray และ Leo ในวันแรก” Paton กล่าว “จากนั้นเราจะค่อย ๆ แยกชิ้นส่วนทีละนิด เพื่อที่เราจะได้สแกนท่อทุกท่อ, ถอดล้อออก, สแกนคาลิปเปอร์, แผ่นอิเล็กโทรด และทุกอย่างอื่น ๆ ก่อนที่จะประกอบกลับเข้าไปใหม่อีกครั้ง”

“เราไปเที่ยวที่บราซิล, ฝรั่งเศส และเยอรมนี และเราสามารถพา Leo ขึ้นเครื่องบิน จากนั้นสแกนที่นั่นสองวัน จากนั้นจึงเดินทางกลับ”

การทำงานของซิม CFD แบบสแกน

Artec Studio ยังเป็นศูนย์กลางของเวิร์กโฟลว์การสแกน 3D ของ Catesby เมื่อบริษัทเสร็จสิ้นกระบวนการดักจับแล้ว บริษัทจะใช้ซอฟต์แวร์ชั้นนำของอุตสาหกรรมเพื่อจัดตำแหน่งและจัดระเบียบตาข่าย Parrish ชื่นชอบเครื่องมือการจัดตำแหน่งเป็นพิเศษ ซึ่งช่วยให้คุณสามารถ “รวมแพตช์เข้าด้วยกัน” ดังนั้น “แม้ว่าคุณจะสูญเสียข้อมูลจากการสแกนครั้งหนึ่ง คุณก็สามารถจัดเรียงข้อมูลนั้นกับอีกการสแกนหนึ่งเพื่อให้ได้แบบจำลองที่สมบูรณ์”

สำหรับผู้ที่ต้องการประมวลผลข้อมูลการสแกนโดยอัตโนมัติ Artec Studio มาพร้อมกับโหมด Autopilot ของตัวเองเช่นกัน ซึ่งจะเลือกอัลกอริธึมที่เหมาะสมที่สุดสำหรับจัดการกับชุดข้อมูลที่กำหนด หากต้องการผู้ใช้สามารถเข้าไปที่การตั้งค่าและปรับแต่งทีละรายการได้

ในกรณีของ Catesby กระบวนการทำงานแบบหลังได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเหมาะสมกับธุรกิจของตนมากกว่า ในความเป็นจริง Parrish กล่าวว่าความสามารถในการ “ยุ่งกับการตั้งค่าที่แตกต่างกัน” ช่วยให้สามารถระบุวิธี “จัดวัตถุขนาดเล็กเพื่อจัดตำแหน่งอย่างเหมาะสมและหลอมรวมเข้าด้วยกัน” ในขณะที่ “ลดจำนวนโพลิกอนในตาข่าย” เป็นวิธีหนึ่ง ของการลดขนาดไฟล์ที่ส่งออกให้เหลือน้อยที่สุด

จาก Artec Studio นั้น Catesby จะส่ง mesh ไปยังโปรแกรมวิศวกรรมขั้นสูง เช่น Geomagic และ Hypermesh สำหรับงานขัดเพิ่มเติม เช่น การเติมรู และการสร้างแบบจำลอง 3D ที่พร้อมใช้ CFD ด้วยการจำลอง CFD Paton และเพื่อนร่วมงานของเขาสามารถช่วยให้ทีมระบุโอกาสในการเพิ่มประสิทธิภาพการลากและดาวน์ฟอร์ซของรถแข่งได้อย่างรวดเร็ว

“ทั้งหมดนี้เป็นการช่วยให้วิศวกรด้านการแข่งขันจัดเตรียมรถให้เร็วขึ้นเพื่อค้นหาสมรรถนะ” Paton อธิบาย “พวกเขาสามารถทำการทดสอบทางกายภาพได้หากมีเวลาเพียงพอในการทดสอบบนสนามแข่ง แต่พวกเขามีช่วงการฝึกซ้อมที่จำกัด ดังนั้นพวกเขาจึงต้องการมีจุดเริ่มต้นที่ดีอย่างมีประสิทธิผลเมื่อมาถึงสนาม”

“แต่ละวงจรมีความแตกต่างกัน แต่เราสามารถช่วยพวกเขาได้ – หากเป็นวงจรแบบลากต่ำกับแบบที่มีดาวน์ฟอร์ซสูง เครื่องมือจำลองจะช่วยให้พวกเขาเลือกการผสมผสานการตั้งค่าที่เหมาะสมได้”

การตั้งค่า “scanning car wash”

เนื่องจาก Catesby ทำงานร่วมกับทีมแข่งที่คว้าแชมป์มาแล้ว จึงคุ้มค่าที่จะถามว่าจะสามารถดำเนินต่อไปได้ที่ไหน ในด้านยานยนต์ Paton ตั้งเป้าไปที่การสร้างขั้นตอนการทำงาน “scanning car wash” ที่มีความคล่องตัวมากขึ้น ซึ่งสามารถบันทึกรถยนต์ได้ทั้งหมดในการผ่านครั้งเดียว

อย่างไรก็ตาม บริษัทไม่ได้สนใจแค่รถยนต์เท่านั้น แต่ยังต้องการสร้างแบบจำลอง 3D ของผู้คนด้วย ในขณะที่บริษัทในเครือ Vorteq เคยใช้การสแกน 3D เพื่อพัฒนารถแข่ง แต่ปัจจุบัน Catesby ดำเนินการศูนย์ทดสอบใต้ดินระยะทาง 2.7 กิโลเมตร ซึ่งมีความทะเยอทะยานที่จะใช้การสแกน 3D เพื่อจับภาพยานพาหนะทุกคันที่ผ่านอุโมงค์

เครื่องสแกน 3D Artec Ray ติดตั้งที่อุโมงค์ทดสอบของ Catesby Projects

นอกจากนี้ ยังมีธุรกิจการสแกนหานักกีฬาเป็นของตัวเอง โดยทำงานร่วมกับนักกีฬาโอลิมปิกเพื่อช่วยให้อุปกรณ์มีความรัดกุมและมีอากาศพลศาสตร์มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ก้าวไปข้างหน้า Paton กล่าวว่า Catesby มองเห็นคำมั่นสัญญาในแอปพลิเคชันทั้งสองนี้ ด้วยการสแกนเพื่อปลดล็อกโอกาสในการวิเคราะห์คู่แข่งในมอเตอร์สปอร์ต และ “การรวบรวมความเร็วอย่างแท้จริง” ในโลกแห่งการปั่นจักรยาน

“โลกของการปั่นจักรยานกำลังได้รับความพอดีแบบเฉพาะมากขึ้นเรื่อย ๆ ไม่ว่าจะเป็นชุดสกินสูทหรือจักรยาน” Paton กล่าวสรุป “ดังนั้น เพื่อให้สามารถจับภาพเรขาคณิตได้เร็วที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ถือเป็นเรื่องที่สมบูรณ์แบบ”

“Artec Leo น่าจะเป็นทางออกที่ดีที่สุดที่เราพบในการปรับแต่งอุปกรณ์ของนักกีฬาจากระยะไกล”