Geomagic中文网站 > 使用技巧 > Nasa美国宇航局:使用数字检测确保航天飞机安全

Nasa美国宇航局:使用数字检测确保航天飞机安全

发布时间:2024-04-15 10: 51: 00

在承认风险的同时,自 2003 年哥伦比亚号灾难以来,NASA 已经取得了重大飞跃,使太空旅行变得更加安全。最大的改进领域之一是使用 Geomagic 逆向工程和检测软件来检测、评估和修复(如有必要)由航天飞机上脱落的泡沫颗粒和其他飞行碎片造成的瓷砖损坏。
 

太空旅行永远是一场赌博,但 三维逆向工程和三维检测等新的安全方法正在使赔率压倒性地向有利于 NASA 的方向倾斜。

NASA 局长迈克尔·格里芬 (Michael Griffin) 在 7 月份发现号任务 STS-121 发射前表示:“作为纳税人,你付钱给我们是为了赌注,这就是所谓的风险管理。”

在承认风险的同时,自 2003 年哥伦比亚号灾难以来,NASA 已经取得了重大飞跃,使太空旅行变得更加安全。最大的改进领域之一是使用 Geomagic 逆向工程和检测软件来检测、评估和修复(如有必要)由航天飞机上脱落的泡沫颗粒和其他飞行碎片造成的瓷砖损坏。

覆盖发现号底部的耐热瓷砖是热保护系统的一部分,该系统可以保护轨道飞行器及其宇航员在重返地球大气层时免受 2,300 度高温的影响。

用于逆向工程和检测的 3D 扫描技术是将物理对象自动转换为精确的数字 3D 模型的过程,并于 2005 年 8 月在最初的“发现”号任务中首次实施。在证明其在该任务中的价值后,它已成为 NASA 安全战略的一个组成部分。

Geomagic 软件为 NASA 实施该方法提供了核心技术。该软件被全球主要汽车、航空航天和消费品制造商用来以数字方式重新创建复杂的物理对象,以实现大规模定制、更准确的分析和模拟以及数字库存。 NASA 使用 Geomagic 自动处理航天飞机飞行时从扫描仪收集的 3D 数据。

瓷砖损坏是太空旅行的一部分,2D 视频可以捕捉到其中的一些信息,但细节只能通过 3D 分析才能辨别。

Rob Black

Geomagic 客户经理,NASA 发现号项目

太空扫描

为航天飞机捕获和数字化重建图块的过程从安装在 发现号 机器人手臂 50 英尺长的延伸部分上的 Neptec 扫描仪开始。 Neptec 的激光摄像系统 (LCS) 采用加拿大国家研究委员会专利的同步扫描技术。据 Neptec 称,它可以在四米远的地方检测到小至半毫米(或标准名片宽度两倍)的裂缝。与传统相机不同,它可以在没有可用光线的情况下运行,这是太空轨道上的一个主要考虑因素,太阳每天升起和落下 16 次。

当航天飞机接近空间站进行交会时,它翻滚以暴露其底部。在进场和对接期间进行视频调查和详细的 3D 扫描检测,以确定机翼下方瓷砖的损坏情况。

“瓷砖损坏是太空旅行的一部分,”NASA 发现号 项目的 Geomagic 客户经理 Rob Black 说道: “2D 视频可以捕捉到其中的一些信息,但细节只能通过 3D 分析才能辨别。”

以数字方式复制损伤

来自 Neptec 系统的扫描数据被传输到位于休斯敦的 NASA 约翰逊航天中心,在那里使用 Geomagic 处理数据并创建受损瓷砖的 3D 模型。 Geomagic 提供算法,可加速表面生成并确保高度详细模型的质量。由于其自动化水平较高,Geomagic 只需要很少的培训;逻辑工作流程使用户即使不每天使用该软件也能保持熟练程度。

NASA 工程师使用 Geomagic 创建的 3D 表面模型来评估瓷砖的损坏程度。如果数字模型表明存在安全威胁,工程师就会创建一条Toolpath路径来复制一系列测试瓷砖上的损坏情况。受损瓷砖的复制品在 NASA 的 ArcJet 设施中进行了测试,看看它们是否能够承受再入大气层时的热量和压力。

如果认为损坏太大而无法安全重返大气层,这种情况可能需要宇航员进行太空行走来进行修复。在这种情况下,测试瓷砖将用于开发逐步修复过程。幸运的是,在前两次发现号飞行中,不需要进行飞行中修复,因为扫描数据分析表明,损坏程度还没有严重到使轨道飞行器在重返大气层时面临风险。

(发现号航天飞机任务中航天飞机瓦片损坏的照片)

(Neptec 系统扫描发现号航天飞机的模拟)

(根据安装在 发现号 机器人手臂 50 英尺延长线上的 Neptec 扫描仪捕获的数据,在 Geomagic 中自动创建瓷砖损坏的数字重建)

(穿梭瓦损伤的模拟修复)

最佳搭档

Geomagic 是在 NASA 担任这一关键角色的自然选择,因为该公司与该机构有着长期的合作关系,并且在帮助组织使用逆向工程和检测来加快其设计构建周期并确保质量方面发挥着领导作用。
 

Black 表示:“NASA 选择 Geomagic 用于返回飞行计划是对我们软件高水平自动化、速度、可靠性和准确性的重大验证。能够为具有如此规模的项目提供软件和支持是一种荣幸。”

尽管 Geomagic 为其软件有助于确保航天飞机任务的安全而感到自豪,但该公司不希望产品在现实生活中充分发挥其功能的情况很少见。

“我们祈祷 Geomagic 在实际任务期间从未用于制造用于太空行走维修的测试瓷砖,”Black说。

展开阅读全文

︾

标签:Geomagic软件,逆向工程

读者也访问过这里:
Geomagic
数字化逆向三维设计
咨询购买
最新文章
Geomagic怎么进行三维扫描数据修复 Geomagic扫描数据修复后模型缺失如何处理
扫描模型上的孔洞,并非每一处都需要补齐:表面断开的缺口可能是漏扫,零件原本的通孔则应保留。修复前先看清扫描数据和网格的状态,处理后再回到同一位置核对。下面以Geomagic Wrap英文界面为例,说明网格诊断、补洞,以及修复后发现模型缺失时的处理方法。
2026-09-30
Geomagic怎么进行点云处理 Geomagic点云处理后数据精度下降如何调整
扫描得到的点云常带有零散点和表面噪声,直接用来建网格,边缘可能出现毛刺;清理得太重,又会把孔边、棱线和浅槽一起削弱。下面以Geomagic Wrap的英文界面为例,处理点云时保留原始数据,并在每次去噪、采样后检查细节。不同版本的菜单位置可能略有差异。
2026-09-30
Geomagic怎么进行曲面拟合 Geomagic曲面拟合后与原始扫描数据偏差过大如何处理
Geomagic Design X可以把扫描得到的Mesh转换为NURBS曲面,并继续输出到常用CAD软件中编辑。自由曲面较多的模型可以使用自动曲面快速生成结果,锐边、转折和局部曲率变化明显的零件则更适合通过轮廓曲线和Patch网络控制曲面走向。拟合完成后如果曲面与原始扫描数据偏差过大,应结合Accuracy Analyzer判断偏差集中位置,再分别检查原始网格、曲面分区和局部拟合精度。
2026-08-31
Geomagic怎么进行点云降噪 Geomagic点云降噪后细节丢失如何调整
Geomagic处理三维扫描数据时,原始点云中可能混有离群点、悬浮点、扫描边缘噪声和局部粗糙波动。这些数据如果直接参与网格重建,容易形成尖刺、破面或表面起伏。点云降噪时不能单纯追求“点越少越干净”,还要保留圆角、锐边、细槽和小孔等真实几何特征。处理后发现轮廓变钝、边缘被削弱或局部尺寸发生变化时,应从降噪范围、噪声簇阈值、采样方式和平滑强度几个方向回调。
2026-08-31
Geomagic网格孔洞怎么修补 Geomagic网格修补后表面不平整是什么原因
扫描数据转成网格后,孔洞、破面和边界缺失都很常见。Geomagic可以完成孔洞填充、网格平滑、局部补片和封闭模型处理,但直接点一下自动修补,结果未必自然。弄清Geomagic网格孔洞怎么修补Geomagic网格修补后表面不平整是什么原因,要先看孔洞大小、边界质量和周围曲率,再决定怎么补。
2026-07-30
Geomagic点云对齐怎么操作 Geomagic点云对齐后模型出现重影如何校正
多角度扫描同一个零件时,各组点云往往处在不同坐标系中。直接合并,就会看到边缘变厚、孔位错开,甚至像叠了两层模型。处理“Geomagic点云对齐怎么操作Geomagic点云对齐后模型出现重影如何校正”,顺序很重要:先清理点云,再做粗对齐,随后用全局配准收紧误差。
2026-07-30

读者也喜欢这些内容:

咨询热线 15261514332