BỘ LẮP RÁP ĐỘNG CƠ SIERRA UAV THIẾT KẾ NGƯỢC

Để thu thập dữ liệu khoa học trái đất quan trọng trên khắp thế giới, NASA sử dụng một máy bay không người lái cải tiến và không tốn kém. Được thiết kế bởi Phòng thí nghiệm nghiên cứu hải quân Hoa Kỳ và được phát triển tại Trung tâm nghiên cứu Ames của NASA (Moffett Field, California), Máy bay nghiên cứu từ xa đánh giá tích hợp hệ thống (SIERRA) được triển khai thường xuyên cho các nhiệm vụ thu thập môi trường ở các vùng xa hoặc không thể tiếp cận, nơi có điều kiện khắc nghiệt và các chuyến bay dài được yêu cầu.

Thử thách:

• Thiết kế hình học động cơ phức tạp để thiết kế để cải thiện khí động học nắp động cơ
• Tạo mô hình CAD sử dụng dữ liệu quét 3D không hoàn chỉnh
• Giảm thời gian cần thiết để sản xuất mô hình CAD chính xác, tiết kiệm thời gian và tiền bạc

Giải pháp:

• Quét động cơ bằng máy quét 3D
• Đã triển khai phần mềm thiết kế ngược 3D Systems
• Sử dụng dữ liệu quét 3D của khung, tạo ra mẫu lỗ chính xác và giải quyết vấn đề căn chỉnh giữa khung và dụng cụ
• Giảm thời gian xuống CAD tới 90% (50 giờ thay vì 500)

SIERRA đã hoàn thành các nhiệm vụ trên Bắc Cực, kéo dài hàng giờ liền trong môi trường khắc nghiệt để thu thập dữ liệu trên lớp băng cực. Nó cũng bay trên núi lửa để nhìn vào các miệng hố đang hoạt động. Mục tiêu của NASA là tăng thời gian treo 9-10 giờ của SIERRA để có được thông tin có giá trị hơn trên mỗi chuyến bay. Để đạt được mục tiêu của mình, NASA đã quyết định thiết kế lại bộ vỏ động cơ để giảm lực cản và cải thiện khả năng tiết kiệm nhiên liệu.

NASA đã tiếp cận Kỹ thuật Mach-T3 (www.mach-t3.com) để giúp giải quyết thách thức này. Mach-T3, đặt tại Campbell, California, chuyên về mô hình hóa rắn 3D, phân tích phần tử hữu hạn và thiết kế cơ khí. Để đẩy nhanh quá trình thiết kế, các kỹ sư MACHT3 triển khai các công nghệ thiết kế ngược cải tiến, chẳng hạn như phần mềm Geomagic Design X, chuyển đổi quét 3D thành các mô hình CAD tham số.

Thách thức: phát triển một mô hình CAD chính xác một cách nhanh chóng

Để thiết kế một vỏ khí động học hơn, một mô hình CAD 3D chính xác là cần thiết, bao gồm tất cả các kích thước động cơ và thông số kỹ thuật lắp đặt vỏ động cơ. Vì động cơ SIERRA, là một động cơ ngoài luồng, NASA không sở hữu một mô hình như vậy.

Các phương pháp đo lường truyền thống để xây dựng mô hình CAD 3D sẽ quá tốn công sức; Các kỹ sư của NASA ước tính rằng quá trình này sẽ mất ít nhất 500 giờ. Phương pháp này liên quan đến việc tháo rời động cơ, từng mảnh một và đo thủ công từng bộ phận. Các phép đo này sau đó được sử dụng để tái cấu trúc thủ công mô hình CAD của hình học. Thông thường, nhiều lần lặp được yêu cầu trong quá trình lập mô hình, vì sẽ có các phép đo bị thiếu hoặc không chính xác từ các phần ban đầu.

Mach-T3 đã thực hiện một cách tiếp cận khác. Sử dụng máy quét và phần mềm laser 3D, chúng tôi có thể sử dụng công nghệ thiết kế ngược trong một phần nhỏ thời gian cần thiết để hoàn thành thủ công nhiệm vụ này, ông Bobby Machinski, chủ sở hữu của Mach-T3 Engineering, giải thích. Hôm nay

công nghệ 3D sáng tạo cho phép chúng tôi dễ dàng có được tất cả các đường viền phù hợp và nhanh chóng tạo ra một mô hình CAD cho bất kỳ phần nào.

Giải pháp: Phần mềm Hệ thống 3D

Trong năm 2010, Mach-T3 đã đánh giá nhiều máy quét và phần mềm 3D để thêm nhiều công cụ hơn cho doanh nghiệp của họ. Họ đã chọn phần mềm Geomagic Design X vì đây là phần mềm duy nhất trên thị trường có thể tạo các mô hình CAD tham số từ dữ liệu quét 3D.

Geomagic Design X tính năng mạnh mẽ tiết kiệm thời gian

Một tính năng độc đáo của phần mềm là khả năng tạo mô hình từ dữ liệu quét 3D không hoàn chỉnh. Máy quét 3D quang học không thể nhận tất cả các điểm dữ liệu và quét hoàn toàn do sự khác biệt về kết cấu bề mặt, màu sắc và đường ngắm bị che khuất.

Vẻ đẹp của Design X là một khi bạn có đủ thông tin, bạn không cần một trăm phần trăm dữ liệu, Machinski giải thích. Thiết kế của X nhận dạng hình học và cho phép bạn trích xuất thông tin mô hình, ngay cả khi thiếu dữ liệu quét. Phần mềm tìm thấy các hình học nguyên thủy tự động. Khả năng này giúp dễ dàng chuyển đổi dữ liệu sang mô hình rắn CAD, tiết kiệm thời gian và cải thiện độ chính xác.

Phân tích độ lệch là một tính năng quan trọng khác của phần mềm giúp tiết kiệm thời gian. Nó cho phép người dùng nhanh chóng nhìn thấy độ lệch giữa quét thô và mô hình CAD lý tưởng hóa. Phần mềm này cho phép chúng ta thiết lập dung sai khi cần thiết. Chúng ta có thể đẩy nó lên hoặc xuống để tìm hiểu mức độ gần gũi của chúng ta với mô hình lý tưởng so với mô hình vật lý, Mitch Machinski tiếp tục. Phần mềm cho phép chúng tôi nhanh chóng giải quyết các sai lệch quan trọng đối với thiết kế, bỏ qua các lỗi tạo ra và tạo ra một mô hình vững chắc một cách nhanh chóng.

Thời gian nhanh hơn để tạo ra mô hình CAD

Phần mềm Geomagic Design X đã giúp Mach-T3 thu thập dữ liệu họ cần và nhanh chóng phát triển mô hình CAD. Toàn bộ dự án đã khiến chúng tôi mất 50 giờ thay vì 500, cho phép chúng tôi đạt được thành công chỉ trong 10% thời gian chúng tôi sẽ sử dụng so với sử dụng các phương tiện thông thường, Machinski kết luận. NASA đã ngây ngất khi chúng tôi hoàn thành dự án quá nhanh. Mô hình của động cơ đã hoàn chỉnh, chính xác và cho phép họ tạo ra một thiết kế vỏ cải tiến hoàn toàn phù hợp với tất cả các thành phần động cơ của SIERRA.

NASA hiện đang tiến một bước gần hơn trong việc thiết kế lại vỏ động cơ SIERRA của họ. Sử dụng hình học động cơ CAD 3D chi tiết và chính xác để tạo ra thiết kế vỏ khí động học mới, SIERRA sẽ sớm thực hiện các nhiệm vụ lấy mẫu khí quyển lâu hơn nữa đối với núi lửa và trinh sát băng ở Bắc Cực.