Artec Leo & Ray로 룩셈부르크 항공 구조대(Luxembourg Air Rescue) 헬리콥터 3D 스캐닝

룩셈부르크 항공 구조대(Luxembourg Air Rescue)의 McDonnell-Douglas MD-902 Explorer는 국립 112 긴급 콜 센터를 통해 도움 요청이 들어오는 순간부터 10분 이내에 하늘을 날아올라 전국 어느 곳이든 도달할 수 있습니다. 1996년에 채택된 이후로 이 비영리 단체의 헬리콥터 비행단은 30,000회 이상의 비행 임무를 수행했습니다.

룩셈부르크 항공 구조대의 MD-902 헬리콥터 6대는 특별한 인도주의적 임무 수행 외에도 룩셈부르크 내 병원과 대도시 지역 간 중환자 수송은 물론 응급상황 시 대처에 자주 사용됩니다.

의료 수송을 위해 환자를 준비하는 룩셈부르크 항공 구조대 비행팀

다양한 가능성을 지닌 최첨단 헬리콥터

오늘날 MD-902는 수색 및 구조용, 경찰용, 군대용, 경량의 다목적용 등 다양한 용도로 전 세계적으로 사용되고 있습니다. 따라서 항공기는 내부적으로 조종석과 객실에서, 외부적으로는 동체에서 다양한 구성과 장비를 장착할 수 있습니다.

조종실(조종석)에는 특수 항공전자 장비 세트, 전술 디스플레이 및 대시보드를 장착할 수 있습니다. 그리고 군사적 역할에서 MD-902는 도어 장착형 개틀링 기관총, 70mm 로켓 포드 그리고 앞부분 아래에 FLIR 센서를 장착하여 개조할 수 있습니다.

리버스 엔지니어링, 검사 및 공기역학적 흐름 시뮬레이션(CFD) 테스트 등의 용도를 위해 헬리콥터 및 고정익 항공기와 같은 대형 물체를 캡처하는데3D 스캐닝 기술을 사용하는 개념 증명으로 룩셈부르크 항공 구조대는 역시 룩셈부르크에 본사를 둔 Artec 3D와 협력하여 McDonnell-Douglas MD-902 Explorer를 스캔했습니다. 헬리콥터는 최신 전문 3D 스캐너인 Artec Leo와 Artec Ray로 3D 스캔하였습니다.

Artec Leo와 Artec Ray로 MD-902 스캐닝

하루에 2대의 스캐너

사용자는 온보드 처리 기능과 후면 터치스크린을 갖춘 독특하고 사용하기 쉬운 3D 스캐너인Artec Leo를 통해 케이블, 배터리 팩 또는 연결된 노트북 없이도 중대형 물체를 스캔할 수 있습니다

Artec Leo

최대 0.1mm의 정확도를 가진 Leo는 스캐너의 텍스처 카메라를 통해 전체 색상 스펙트럼뿐만 아니라 복잡한 수준의 표면 형상을 캡처하는 데 탁월합니다. Leo를 사용하여 MD-902를 꼬리 부분부터 앞부분까지 모두 스캔하였습니다.

프로젝트에 사용된 다른 스캐너인 Artec Ray는 대형 물체를 캡처하기 위한 삼각대 장착형장거리 3D 스캐너입니다.

Artec Ray

계측 등급의 1mm 이하 정확도와 2m에서 110m까지의 작동 거리를 가진 Ray는 교통사고 장면, 범죄 장면 등 전체 지역과 장면을 캡처할 수 있는 것은 말할 것도 없고 자동차에서 버스 또는 대형 요트까지 모든 것을 스캔할 수 있습니다.

MD-902 전체 스캐닝

룩셈부르크 항공 구조대의 McDonnell-Douglas MD-902를 스캔할 시간이 되었을 때, Artec Ray는 주로 정렬 목적으로 사용되었으며, 헬리콥터 주변의 여러 위치 즉, 낮은 높이에서 8번, 위쪽에서 8번을 포함하여 총 16번 스캔했습니다. 이 스캐닝 단계는 처음부터 끝까지 3시간도 채 걸리지 않았습니다.

MD-902의 동체를 캡처하는 Artec Leo

그런 다음 Leo로 헬리콥터의 10.39m 길이 동체를 1mm 이하 정확도로 26번 겹쳐 스캔하는 데 약 8시간이 걸렸으며, 이 과정에서 아주 세밀한 부분도 캡처하였습니다.

Artec Leo로 MD-902의 측면 스캐닝

처리 단계에서 스캔의 더 빠른 정렬 및 전체 등록을 지원하기 위해 자체 증발 3D 스캐닝 스프레이 형태로 추가 텍스처 특징이 적용되었습니다.

과정에서 나타난 몇 가지 과제

우선 MD-902의 밑면을 스캔하는 데 여러 가지 어려움이 있었습니다. 격납고 바닥에서 헬리콥터를 들어 올릴 리프트가 없어 동체 아래로 기어들어가 "처음부터 다시 시작하여" 스캐닝을 수행해야 했습니다.

Artec Leo로 MD-902 동체 하부 스캐닝

이렇게 좁은 공간에서 작업하는 동안 헬리콥터 본체까지의 스캐닝 거리가 일부 장소에서는 350mm에 불과할 정도로 너무 짧았기 때문에 90도 각도로 Leo를 잡고 있는 것이 때때로 어려웠습니다.

또 다른 과제는 헬리콥터의 날개깃을 스캔하는 것이었습니다. 날개깃에 접근하기 위해서는 룩셈부르크 항공 구조대의 이동식 승강 작업 플랫폼(MEWP)을 사용해야 했습니다. 날개깃은 매우 길고 가늘며 검은색이어서 추적을 용이하게 하는 뚜렷한 특징이 없기 때문에 때때로 여러 부분에 약간의 마스킹 테이프를 사용해야 했습니다.

Artec Leo로 모든 세밀한 부분 캡처링

MD-902의 창들을 캡처할 때, 안타깝게도 스캐닝 스프레이는 허용되지 않았습니다. 대신, 팀은 창들의 모양이 비슷한 근처의 시연 헬리콥터의 창들을 스프레이하고 스캔할 수 있었습니다. 그런 다음 이러한 창들의 스캔을 약간의 노력으로 MD-902의 창틀에 맞도록 조정할 수 있었습니다.

스캐닝이 완료되면 다음 2주 동안Artec Studio소프트웨어에서 데이터를 처리했습니다. 여기서 스캔을 정밀하게 가다듬고 정렬하고 통합해 다양한 응용 분야에 사용할 수 있는 1mm 이하의 정밀한 3D 모델을 형성했습니다.

Artec Studio 소프트웨어에서 Artec Leo 및 Ray 스캔 정렬

쉬워진 Scan-to-CAD

MD-902와 같은 항공기에 대해 과도하게 시간이 오래 걸리고 운영자 오류가 발생할 수 있는 수작업 측정을 하거나 정확하거나 완전하지 않을 수 있는 오래된 청사진으로 작업하는 것보다scan-to-CAD 솔루션을 사용하여 항공기의 3D 모델을 정밀한 CAD 모델로 변환하는 것이 훨씬 쉽고 빠릅니다. Artec Studio 소프트웨어는 이 프로세스를 최대한 간소화할 수 있도록 설계된 완전한 도구 세트를 제공합니다.

MD-902이든 Learjet이든 또는 더 큰 것이든 더 작은 것이든 Leo 또는 Ray로 만든 3D 스캔은 다양한 CAD 시스템으로 내보낼 수 있으며, 여기서 정확한 CAD 모델을 스케치하고 실물로 압출하기 위한 신뢰할 수 있는 참조로 사용됩니다.

Artec Leo & Ray 스캔으로 만들어진 MD-902 3D 모델의 하향식 보기

그런 다음 (조종석 및/또는 객실 스캔을 고려하여) 항공기의 새로운 내부 또는 외부 구성을 설계할 때, 생성된 CAD 모델은 의도한 구성 요소와 설계 요소를 설치할 수 있는 공간이 얼마나 있는지 뿐만 아니라 모든 장착 지점, 볼트 구멍 및 리벳의 위치도 정확하게 표시합니다.

단종 부품 또는 찾기 어려운 부품의 리버스 엔지니어링

수십 년 된 항공기를 정기적으로 운항하고 유지 관리하는 조직이나 회사의 경우, 조달 시간이 몇 주 또는 몇 달이 걸리거나 전혀 사용할 수 없는 임무 수행에 필수적인 부품 및 구성 요소가 필요할 것입니다.

이러한 경우, 예를 들어 Artec Leo 또는 Artec Space Spider 스캐너를 사용하여 CAD 솔루션과 3D 스캐닝을 통해 수많은 항공기 부품을리버스 엔지니어링할 수 있으며, 이후 이러한 구성 요소는 적층 제조, 주조, CNC 밀링 또는 다른 기술을 사용하여 필요에 따라 제작할 수 있습니다.

MD-902 3D 모델의 로터 어셈블리 측면도

또한 이러한 3D 스캔으로 만들어진 CAD 모델을 유한 요소 분석(FEA)과 시너지 효과로 사용하여 상업적으로 이용할 수 없는 최적화된 항공 우주 부품을 설계하고 생산할 수 있습니다.

개조를 위한 것이든 미래의 맞춤을 위한 것이든리버스 엔지니어링을 위한 3D 스캐닝은 크고 작은 항공우주 요구 사항에 대한 실행 가능하고 입증된 솔루션입니다. 기술이 해마다 빠르게 발전함에 따라 더 가볍고 더 강하고 더 저렴한 부품을 그리고 언젠가는 전체 동체와 날개를 만들 수 있게 되었습니다.

3D 항공기 검사

경비행기에서 헬리콥터 심지어 여객기에 이르기까지 모든 종류의 항공기는 매년 수십에서 수백 번 비행할 때, 어느 정도 외부가 손상되기 마련입니다. 이것은 심한 우박 폭풍, 경착륙, 조류 충돌 및 기타 충돌 때문일 수 있습니다.

이러한 손상을 빠르고 정확하게 측정하고 정량화하는 것은 보험 목적뿐만 아니라 수리 작업 범위를 파악하고 가능한 한 정지 시간을 최소화하는 데 매우 중요합니다.

MD-902 3D 모델의 NOTAR 꼬리 어셈블리 클로즈업 보기

MD-902에 했던 것과 마찬가지로 헬리콥터나 다른 항공기를 3D 스캔하면 소프트웨어의 표면 거리 매핑 기능을 사용하여Artec Studio에서 표면 검사를 수행하기 위한 기본 모델로 후속 3D 스캔을 쉽게 사용할 수 있습니다.

1mm보다 훨씬 작은 외부 형상의 손상이나 변경은 읽기 쉬운 히트 맵을 사용하여 즉시 볼 수 있습니다. 스캔을Geomagic Control X로 내보내 검사 가능성을 높일 수도 있습니다.

CFD 공기 역학적 분석을 위한 스캐닝

항공기의 공기 역학을 테스트하고 이해하는 것은 향상된 연료 효율과 비행 성능을 최적화하기 위한 첫 번째 단계입니다. 오늘날, 그 어느 때보다도 CFD(컴퓨터 유체 역학) 테스트는 항공우주 제조업체뿐만 아니라 민간 및 기업 소유자도 이용할 수 있습니다.

이전에는 비용이 많이 들고 복잡했던 프로세스가 이제는 필요에 따라 쉽게 구현되고 수행할 수 있게 되었습니다. 시작하는 데 필요한 것은 앞서 설명한 대로 Artec Leo 스캔으로 만들어진 MD-902의 3D 모델과 같이 해당 헬리콥터나 기타 항공기의 정확한 3D 모델 또는 CAD 모델뿐입니다.

여기서부터 다양한 대기 조건에서 수많은 설계 변수 및 동체 구성과 함께 모든 항공기의 공기역학적 성능을 시뮬레이션하고 연구할 수 있습니다.

항공우주 설계자에게는 특히 이점이 많습니다. 새로운 구성을 가진 가상 프로토타입 모델을 기존의 몇 주 또는 몇 달이 아닌 며칠 만에 구현할 수 있습니다.

그런 다음, 프로토타입 비행 테스트 단계에서 Artec Leo 또는 Artec Ray 스캐너를 사용하여 항공기의 크기에 따라 3D 검사를 수행하여 발생한 금속 피로, 충격 손상 또는 기타 구조적 변화를 확인할 수 있습니다.

요약

스캔하는 데 하루가 걸리고 방대한 양의 스캔 데이터를3D 모델로 처리하는 데 며칠 이상이 걸릴 수 있지만, 이러한 짧은 시간과 에너지의 초기 투자는 단일 단위에든 전체 비행단에든 헬리콥터나 기타 항공기의 수명에 걸쳐 이점으로 바뀔 수 있습니다.

오늘날의 세계에서는 더 빠르고 더 쉽게 더 적은 비용으로 더 높은 공차 결과를 달성하는 것에 모든 사람이 관심을 두고 있습니다. 항공우주 및 기타 많은 까다로운 분야에서 Artec Leo 및 Ray와 같은전문 3D 스캐너와 소프트웨어를 사용한 3D 스캐닝을 통해 바로 이러한 목표를 달성할 수 있는 능력을 갖출 수 있습니다.