概要：一家致力于體育行業(yè)的研發(fā)公司采用3D掃描技術(shù)，為不同水平的自行車手定制合身的流線型騎行服。
目標(biāo)：使用手持式3D掃描儀，6分鐘內(nèi)完成自行車手的全身掃描，并使用掃描數(shù)據(jù)制作高速騎行服。
使用工具：Artec Leo, Geomagic Wrap
在高水平騎行領(lǐng)域，速度代表一切。即便在室內(nèi)跑道上、人為控制的環(huán)境中，你依然面臨空氣摩擦力，每次踏下踏板都要抵抗這種阻力。騎手高達(dá)90%的精力都用于抵抗空氣摩擦，因此減少該阻力是提高速度的關(guān)鍵。對專業(yè)騎手和狂熱愛好者而言，輕易花費1萬美元買輛一輛空氣動力學(xué)自行車，也許收效甚微。對一名騎手而言，這一過程約80%靠騎手的身體力量，另外20%靠自行車，所以把重心放在如何減少騎手的損耗，研究不同騎行姿勢的生物力學(xué)、訓(xùn)練內(nèi)容、以及騎行服，顯然更有意義。
Silverstone Sports Engineering Hub風(fēng)洞中的一名騎手
Vorteq采用全尺寸運動專用風(fēng)洞（定制面料風(fēng)洞）及新3D掃描技術(shù)為騎行者定制騎行服。流線型騎行服是騎手能穿的空氣阻力小的服裝，能大幅降低空氣阻力帶來的拖拽感，效果甚至好過裸體。一件質(zhì)量上乘的騎行服必須舒適輕巧，透氣性強，為騎手專門定制。否則很容易因不合身而褶皺，空氣動力學(xué)告訴我們，每處褶皺都會產(chǎn)生阻力，引起減速。同時，組織纖維也會因為拉伸而被成撐大，導(dǎo)致表面阻力更大，因此，身體不同部位的面料和接縫需要精心挑選，每件騎行服織物張力必須匹配騎手身材，從而達(dá)到降低氣流和阻力的效果?？紤]到每位騎手的身材外形各有不同，所以不可能在貨架上只有大中小三個尺碼的衣服中找到。
身穿Vorteq的Huub Wattbike隊在2020年1月英國曼徹斯特的英國自行車錦標(biāo)賽中摘得三金二銀三銅
過去十年，Vorteq的母公司TotalSim在與專業(yè)騎手、奧運會自行車隊、環(huán)法自行車等優(yōu)秀騎手的合作中積累了大量經(jīng)驗。因此，Vorteq相信他們能設(shè)計出當(dāng)前速度快的騎行服。制作這類服裝在過去是不可能的，Vorteq已經(jīng)在研發(fā)領(lǐng)域投入了50萬美元，同時在Silverstone Sports Engineering Hub (SSEH)的特殊風(fēng)洞測試了45000種不同面料、張力、速度的組合，最終，成功為每位騎手完成騎行服的定制，每款采用不同花型和織物，確保速度效果。
設(shè)計制作Vorteq騎行服
雖然Vorteq長期與奧運自行車隊以及其他精英騎手合作，但從2020年1月1日起，他們可以為不同水平的騎手定制騎行服了。也就是說，非專業(yè)騎手現(xiàn)在也可以享受到Vorteq的定制騎行服，當(dāng)他們沖向終點時，可以身穿和Vorteq奧運選手一樣的高科技騎行服。
為定制這些服裝，使用3D掃描儀精確捕獲騎手身材是關(guān)鍵，幾分鐘掃描完成后，還需要幾小時時間在計算機立體裁剪系統(tǒng)中，精心挑選和設(shè)計服裝的尺寸、花型和織物類型，最后由Vorteq騎行服制作團隊合成。
過去，TotalSim使用關(guān)節(jié)臂式掃描儀掃描賽車、自行車等物體，但涉及人體掃描時，他們開始遇到了麻煩，舊科技變得不給力了。
于是，Vorteq找到了Artec大使Central Scanning，他們是3D掃描相關(guān)技術(shù)的專家。在實地考察研究過后，Central Scanning專家推薦使用Artec Leo，這是一款手持3D掃描儀，搭載觸摸屏，捕獲速度高達(dá)80 fps，同時徹底做到了無線纜的真正自由，幾分鐘即可捕獲人體等中型物體。TotalSim已使用過兩款A(yù)rtec掃描儀Artec Eva和Artec Spider，主要用于計算流體動力學(xué)和計量領(lǐng)域，所以對Artec的掃描高科技非常了解。
Silverstone Sports Engineering Hub的Artec Leo 3D掃描儀和Artec Studio軟件展示騎手掃描效果
Sam Quilter和Vorteq的同事看到Leo在掃描騎手時的捕獲速度和精度后，立刻明白這就是他們要找的那款工具。剛帶回這款全新Leo后，他們立刻花了幾小時的時間開始設(shè)計數(shù)字捕獲工藝，Quilter向我們做了簡單介紹：
“騎手帶上自行車來到風(fēng)洞，將車固定在平臺上后坐上自行車，之后Leo僅需5-6分鐘，就能在兩個不同的位置完成騎手捕獲，彩色3D效果精確，分辨率高。再花一分鐘時間，完成鞋子的全方位掃描，” Quilter說道，“也就是說，十分鐘就能完成騎手掃描，他們之后就能自由活動了。一次掃描獲得的數(shù)據(jù)，足夠設(shè)計貼合身材、風(fēng)馳電掣般的Vorteq騎行服。無需二次掃描。從不需要?！?
計量工程師Sam Quilter使用Artec Leo為騎手進(jìn)行3D掃描
Quilter繼續(xù)補充道，“我們通常只讓騎手穿著內(nèi)衣掃描，這樣就能捕獲人體細(xì)節(jié)，設(shè)計的騎行服就能貼合騎手身材，如果掃描時穿著其他衣服遮擋視線，是不可能完成這套騎行服的?！?
使用Artec Leo在Silverstone Sports Engineering Hub為一名騎手3D掃描
“制作騎行服時，我們直接加工Leo的掃描數(shù)據(jù)，所以我們捕獲的不是測量數(shù)值，而是可直接使用的身材數(shù)據(jù)，這其中的差別很關(guān)鍵。如果只是測量數(shù)據(jù)，隨后將數(shù)據(jù)錄入CAD系統(tǒng)，或者類似我們使用的計算機立體裁剪系統(tǒng)，轉(zhuǎn)換過程中會出現(xiàn)誤差。如此一來，就會導(dǎo)致騎行服出現(xiàn)尺寸偏差，這點我們絕對不容發(fā)生。哪怕一丁點的誤差也會被放大成一處處的褶皺，或?qū)е驴椢锢臁Ｒ虼耍?nbsp;Leo能直接捕獲運動員的身材數(shù)據(jù)，這點對我們而言很有意義?！?
Quilter總結(jié)了整個流程，“從騎手走進(jìn)門的一刻起，我們就開始用Leo掃描，然后使用Artec Studio完成后期處理，使用Geomagic Wrap進(jìn)行3D建模，最后將3D模型導(dǎo)出來制作騎行服，整個過程大約2小時，這在過去根本無法實現(xiàn)。至于騎行服的成品制作，目前需要2天時間，但我們還在進(jìn)一步縮短，希望可以24小時完成，我們相信很快就能實現(xiàn)?！?
在SSEH運動性能測試風(fēng)洞中3D掃描一位騎手
Quilter進(jìn)一步解釋了Artec Studio中的后期處理流程，“Leo使這一過程相當(dāng)簡單。不需要在Artec Studio中進(jìn)行過多操作。簡單來說，導(dǎo)入Leo數(shù)據(jù)，仔細(xì)檢查，然后使用橡皮擦工具，點擊幾下擦除有時會出現(xiàn)的多余部分。通常，我會把自行車留在掃描數(shù)據(jù)中，作為參照物，參考XYZ軸的位置和角度，接下來進(jìn)行全局配準(zhǔn)，我直接使用默認(rèn)設(shè)置，因為默認(rèn)設(shè)置的效果就很好。通常不需要移除異常值，因為數(shù)據(jù)本身就很干凈了。接下來進(jìn)行平滑融合，做幾處小改動，就能以STL文件格式導(dǎo)出至Geomagic Wrap了?！?
“在Geomagic Wrap下，我使用Decimate工具減少三角形數(shù)量，如果需要修掉褶皺的話，我會執(zhí)行Relax指令，當(dāng)然這種情況很少發(fā)生，隨后執(zhí)行Smooth指令，剪掉不完美的部位，比如有時騎手在掃描時動了一下手指，我們就要把這個部位修一下。等一切步驟完成后，以O(shè)BJ文件導(dǎo)出至計算機立體裁剪系統(tǒng)，” Quilter說道。
Vorteq的新產(chǎn)品就是使用Leo掃描并3D打印的騎手人體模特，身體結(jié)構(gòu)非常精準(zhǔn)。這些人體模特會用于騎行服的制作，不用騎手們親自到場了。我們舉個例子，一位騎手在世界另一頭訓(xùn)練，需要為即將舉行的遠(yuǎn)距計時賽制作一套騎行服，這場比賽的賽道以平地為主，但也有一段較長的下坡路。如果有了這位騎手的3D模型，Vorteq就能為其定制騎行服，在風(fēng)洞中測試多種織物和花型，在幾小時內(nèi)就能做出一套騎行服，快遞到任何他所在的位置。目前，2天能定制人體模型，但每一周我們都在努力縮短這一時間。我們的目標(biāo)是可以用24小時完成3D掃描到3D打印人體模型的過程。
Vorteq待組裝和風(fēng)洞使用的人體模型部位
Quilter解釋了使用3D打印模特的原因，“等比例尺寸的人體模特可用來單獨測試某一部位的面料，比如手臂，對比不同面料和花型降低阻力的效果。這些細(xì)微差別一旦疊加，會產(chǎn)生不小的影響。因為如果風(fēng)洞里是騎手本人，一定會存在身體運動造成的擺動，所以即便擺動不明顯，最終也會影響效果。所以如果是騎手本人，永遠(yuǎn)無法獲得精確值，但若是一個靜止不動的模特，那唯一變量就只有織物了?！?
“人體模特也不會疲憊，永遠(yuǎn)一動不動，這樣我們就能明確知道不同織物和設(shè)計對阻力和表現(xiàn)造成多大影響了?！?
TotalSim還為騎手和團隊提供生物力學(xué)方面的建議和培訓(xùn)，如不同姿勢、設(shè)備調(diào)節(jié)、騎行習(xí)慣、服裝如何影響他們的體力、阻力、耐力等等。
Silverstone Sports Engineering Hub的運動性能測試風(fēng)洞
“幫助這些認(rèn)真的騎手找到可以提升的細(xì)節(jié)，是我們的使命，他們中的大多數(shù)都已達(dá)到或接近業(yè)內(nèi)頂級水準(zhǔn)，這些細(xì)節(jié)可以進(jìn)一步提升他們的競爭力，助他們突破卓越，收獲最終的勝利，” Quilter說道。
除了Vorteq的騎行服和TotalSim的生物力學(xué)咨詢與培訓(xùn)，他們還為一些客戶提供掃描服務(wù)，包括騎手車隊。他們能在項目所在地進(jìn)行3D掃描，無論是室內(nèi)，英國還是海外的任何地方，Leo在其中扮演了不可或缺的作用。
Quilter解釋道，“和以往的掃描儀相比，Leo非常靈活，拿起機器，無論去到世界哪個角落，都能掃描，無需其他硬件。工作人員無論在哪里，遇到和實驗室不同的何種掃描條件，都不用擔(dān)心，靈活自由?！?
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