Как решить проблемы геометрии кузова Shelby Cobra с помощью 3D-сканера RangeVision Spectrum

Задача: Оценить точность изготовления и сборки реплики автомобиля Shelby Cobra. Проверить геометрию кузова на симметрию и получить данные, необходимые для выравнивания деталей кузова и подгонки их по размерам таким образом, чтобы стыки деталей были ровные, а все двери автомобиля свободно открывались.
Решение: RangeVision Spectrum, ScanCenter NG, Blender 
Резюме: Автомобиль Shelby Cobra был отсканирован универсальным 3D-сканером RangeVision Spectrum. Полученную 3D-модель автомобиля использовали для проверки симметрии левой и правой частей автомобиля. В результате выявили несколько недочетов, которые впоследствии были устранены во время кузовных работ. Все детали кузова подогнали по размерам, выровняли геометрию кузова по симметрии и покрасили. 

Мы уже никогда не узнаем имя того человека, кто первым решил создать у себя в гараже копию желанного автомобиля, купить который не было возможности. С течением времени это занятие стало распространяться с грандиозной скоростью. Сейчас постройка автомобильных реплик волнует умы уже тысяч энтузиастов по всему миру. 

Реплика представляет собой самостоятельно собранный автомобиль, максимально повторяющий внешний вид и компоновку оригинальной модели. Детали автомобиля могут быть найдены на авторазборках, в гаражах либо поставляться отдельным набором формата «собери сам». В последнее время стал очень популярен именно последний вариант. Многие компании создают свои наборы для постройки реплик легендарных автомобилей и дорогих суперкаров. В среднем, на постройку копии автомобиля уходит 1,5 года неспешной работы.

Согласитесь, звучит заманчиво: можно купить кит-кар комплект и построить желаемый автомобиль практически за копейки по сравнении с той ценой, которую просят за оригинал. Но есть и другая сторона медали. При строительстве реплик часто возникают проблемы с кузовом: зазоры могут быть неравномерные, навесные детали зачастую нельзя установить без подгонки, а кромки стекол могут не совпадать с проемом. Чтобы решить подобного рода задачи нужно привлекать профессионалов.

С похожими проблемами столкнулся известный в рунете блогер Ильдар, занимающийся проектом по созданию реплики культовой Shelby Cobra 427. 

Shelby Cobra является одной из самых тиражируемых реплик автомобилей. Этот легендарный гоночный автомобиль был создан инженером Кэрроллом Шелби и выпускался с 1962 по 1967 год. За свою недолгую жизнь он успел собрать огромное количество наград и трофеев. В 2016 году первый экземпляр этого автомобиля был продан за немыслимые 13 миллионов долларов и стал самым дорогим британским автомобилем в мире. В фильме «Форд против Феррари» рассказывается как раз об истории возникновения этого автомобиля. Стоит отметить, что фильм поднял новую волну популярности Shelby Cobra в мире.

В сентябре 2020 года Ильдар обратился за помощью по выравниванию кузова построенной реплики к нашему хорошему другу Максиму Терещенко, блогеру и руководителю мастерской Машинаторы. Его команда как раз специализируются на подобного рода специфических работах и уже занималась схожими проектами. Перед Машинаторами стояла задача всего за 1 месяц выявить и исправить все недочеты кузова автомобиля.

Во время первичного осмотра реплики Машинаторы заметили, что некоторые детали кузова не состыковывались: левая дверь была установлена с большим зазором, крышка багажника оказалась немного шире проема.

Тем не менее, на глаз зачастую не видно всех недочётов геометрии кузова, поскольку автомобиль имеет множество симметричных точек. Без измерений невозможно определить все места с асимметрией и исправить все дефекты. Чтобы увидеть полную картину асимметрии кузова, необходимо провести точные измерения. 

Один из вариантов получения полных данных о кузове — 3D-сканирование. В результате оцифровки получается 3D-модель объекта, которая используется для проверки симметрии деталей и выявления всех недочетов геометрии кузова.

Для проведения 3D-сканирования Машинаторы использовали 3D-сканер RangeVision Spectrum. Сканер сочетает в себе такие характеристики как высокая точность сканирования объектов, портативность, большая зона захвата, доступная цена. Он отлично подходит для решения задач автотюнинга.

Машинаторы знакомы с технологией 3D-сканирования около двух лет. Ранее, для оцифровки отдельных частей автомобилей, ребята использовали недорогой ручной сканер другой марки, оказавшийся недостаточно точным. Но для сканирования таких крупных объектов как автомобиль, им понадобился более подходящий для этого инструмент. Свой выбор Машинаторы остановили на RangeVision Spectrum: «Мы познакомились со Spectrum-ом когда взяли заказ на создание обвеса для Geländewagen. Нужно было отсканировать бампер. Мы обратились к нашему знакомому Ивану Москвичеву (Plastmaska), у которого был этот сканер. Мы посмотрели как он работает. И решили, что нам нужен такой сканер. Для наших целей он вполне подходит.»

Процесс 3D-сканирования состоял из следующих этапов:

• Калибровка сканера
• Подготовка кузова к сканированию
• Нанесение маркеров
• Сканирование в режиме с использованием маркеров

Перед 3D-сканированием Машинаторы провели подготовительные работы. Сканер собрали и откалибровали. Для получения лучшего результата блестящие хромированные детали автомобиля покрыли матовой пленкой, а резину на колесах обработали матирующей пудрой. Чтобы повысить точность сканирования объекта в этом проекте и ускорить процесс, Машинаторы использовали режим сканирования с маркерами. Для этого маркеры были нанесены на поверхность кузова автомобиля.

Режим сканирования с маркерами очень востребован при оцифровке крупных объектов. Маркеры позволяют ПО ScanCenter NG автоматически совмещать фрагменты модели по нанесенным на поверхность объекта маркерам, что увеличивает скорость получения результата и позволяет достичь большей точности.

Это был первый раз, когда ребята сканировали автомобиль полностью. Скорость сканирования всего автомобиля составила около трех часов со всеми приготовлениями, что их приятно удивило. Максим признался, что использование 3D-сканера Spectrum привело к сокращению затрат времени на получение измерений и повысило эффективность работы благодаря получению более точных результатов за меньший срок. 

До использования сканеров Машинаторы проводили измерения с использованием лазерного уровня, что отнимало много времени, а точность показаний оставляла желать лучшего. Данный метод позволял получить данные в течение 7 дней работы двух человек. Очевидно, что использование 3D-сканера позволяет значительно экономить время и человеческие ресурсы. Время, затраченное Машинаторами на выполнение замеров и получение обработанной 3D-модели сократилось всего до нескольких часов.

После проведения сканирования Машинаторы получили высокоточную 3D-модель автомобиля. Она была экспортирована в программу Blender для дальнейшей обработки. Специалист рассек модель пополам, выбрал эталонную половину и методом отзеркаливания наложил одну часть на другую, чтобы посмотреть соответствие по симметрии, диагоналям и плоскостям. Согласно 3D-модели, левое крыло автомобиля находилось на 1,5 см ниже относительно правого, отверстия на крыльях были различного размера, зазоры между деталями отличались, крышка багажника была немного больше проёма.

Машинаторы получили финишную эталонную модель автомобиля, которая обладала необходимой симметрией и имела все необходимые размеры, что значительно упростило дальнейшую работу.

Теперь Машинаторы приступили к кузовным работам для исправления всех недостатков кузова. В первую очередь специалисты демонтировали все двери и крышку багажника, чтобы правильно установить основную часть кузова и крылья передней части.

Машинаторы провели следующие виды кузовных работ:

• Уменьшили крышку багажника
• Подняли левое крыло
• Выставили зазоры между деталями
• Выровняли плоскости поверхности кузова
• Обработали все проемы
• Установили петли
• Удалили лишние материалы с двери, чтобы она свободно закрывалась
• Подготовили кузов к покраске
• Покрасили кузов 
• Нанесли белые виниловые декоративные линии

Со своей задачей Машинаторы справились с блеском! Благодаря 3D-сканированию специалисты провели точные измерения и исправили все недочеты кузова в достаточно короткий срок! Максим признается: «Мы получили огромный опыт работы с этим автомобилем, со сканером. Такой масштабный объект мы сканировали впервые. С помощью сканеры мы установили, что кузов был действительно неровный. На глаз этого не было видно. Без сканера мы бы очень долго возились и искали причину, где что-то пошло не так, либо вообще не справились бы. Сейчас проект завершён. Все успешно собрано. Мы довольны результатом. Было интересно!» Хозяин реплики уже получил ее назад и занимается дальнейшей сборкой автомобиля.

Выяснилось, что Максим и его команда используют 3D-сканер RangeVision Spectrum не только для задач контроля геометрии автомобильных деталей и кузова. Однажды к ним обратился клиент с просьбой сделать полную копию зеркала автомобиля, но чтобы его размеры были на 30% больше оригинала. Ребята отсканировали зеркало, увеличили масштаб 3D-модели и напечатали деталь на 3D-принтере. Клиент остался очень доволен результатом. Также ребята применяют сканер для решения различных задач автотюнинга, например, таких как создание улучшенных обвесов на основе отдельных деталей автомобиля.

На примере данного проекта видно, что 3D-сканер является важной 3D-технологией для компании, занимающейся тюнингом, реставрацией и ремонтом автомобилей. 3D-сканер позволяет в разы сократить время и расходы на этапе подготовительных работ, повысить качество выполняемых работ. По сути, сканер снимает многие ограничения обычных измерительных устройств. Привычные для данной отрасли измерительные приборы стоят недорого, но обладают большой субъективностью предоставляемых данных и не годятся для сложных измерений. Таким образом, 3D-сканирование помогает оптимизировать весь процесс работы автомобильной индустрии, что очень важно в условиях постоянно меняющейся реальности.

Компания RangeVision благодарит Максима Терещенко (Машинаторы) и Ивана Москвичева (Plastmaska) за помощь в подготовке материала