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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(chē)手定制合身的流線(xiàn)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(chē)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(duì)專(zhuān)業(yè)騎手和狂熱愛(ài)好者而言，輕易花費(fèi)1萬(wàn)美元買(mǎi)輛一輛空氣動(dòng)力學(xué)自行車(chē)，也許收效甚微。對(duì)一名騎手而言，這一過(guò)程約80%靠騎手的身體力量，另外20%靠自行車(chē)，所以把重心放在如何減少騎手的損耗，研究不同騎行姿勢(shì)的生物力學(xué)、訓(xùn)練內(nèi)容、以及騎行服，顯然更有意義。

Vorteq采用全尺寸運(yùn)動(dòng)專(zhuān)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(xiàn)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(lái)的拖拽感，效果甚好。一件質(zhì)量好的騎行服必須舒適輕巧，透氣性強(qiáng)，為騎手專(zhuān)門(mén)定制。否則很容易因不合身而褶皺，空氣動(dòng)力學(xué)告訴我們，每處褶皺都會(huì)產(chǎn)生阻力，引起減速。同時(shí)，組織纖維也會(huì)因?yàn)槔於怀蓳未?，?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(gè)尺碼的衣服中找到。

過(guò)去十年，Vorteq的母公司TotalSim在與專(zhuān)業(yè)騎手、奧*會(huì)自行車(chē)隊(duì)、環(huán)法自行車(chē)等優(yōu)秀騎手的合作中積累了大量經(jīng)驗(yàn)。因此，Vorteq相信他們能設(shè)計(jì)出當(dāng)前速度快的騎行服。制作這類(lèi)服裝在過(guò)去是不可能的，Vorteq已經(jīng)在研發(fā)領(lǐng)域投入了50萬(wàn)美元，同時(shí)在Silverstone Sports Engineering Hub (SSEH)的特殊風(fēng)洞測(cè)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。

雖然Vorteq長(zhǎng)期與奧*自行車(chē)隊(duì)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(shuō)，非專(zhuān)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(diǎn)時(shí)，可以身穿和Vorteq奧*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(shí)時(shí)間在計(jì)算機(jī)立體裁剪系統(tǒng)中，精心挑選和設(shè)計(jì)服裝的尺寸、花型和織物類(lèi)型，最后由Vorteq騎行服制作團(tuán)隊(duì)合成。

過(guò)去，TotalSim使用關(guān)節(jié)臂式掃描儀掃描自行車(chē)等物體，但涉及人體掃描時(shí)，他們開(kāi)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(zhuān)家。在實(shí)地考察研究過(guò)后，Central Scanning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(shí)做到了無(wú)線(xiàn)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(guò)兩款A(yù)rtec掃描儀Artec Eva和Artec Spider，主要用于計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)和計(jì)量領(lǐng)域，所以對(duì)Artec的掃描高科技非常了解。

Sam Quilter和Vorteq的同事看到Leo在掃描騎手時(shí)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(shí)的時(shí)間開(kāi)始設(shè)計(jì)數(shù)字捕獲工藝，Quilter向我們做了簡(jiǎn)單介紹：

“騎手帶上自行車(chē)來(lái)到風(fēng)洞，將車(chē)固定在平臺(tái)上后坐上自行車(chē)，之后Leo僅需5-6分鐘，就能在兩個(gè)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(shí)間，完成鞋子的多方位掃描，” Quilter說(shuō)道，“也就是說(shuō)，十分鐘就能完成騎手掃描，他們之后就能自由活動(dòng)了。一次掃描獲得的數(shù)據(jù)，足夠設(shè)計(jì)貼合身材、風(fēng)馳電掣般的Vorteq騎行服。無(wú)需二次掃描。從不需要。”

Quilter繼續(xù)補(bǔ)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(jì)的騎行服就能貼合騎手身材，如果掃描時(shí)穿著其他衣服遮擋視線(xiàn)，是不可能完成這套騎行服的。”

“制作騎行服時(shí)，我們直接加工Leo的掃描數(shù)據(jù)，所以我們捕獲的不是測(cè)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(cè)量數(shù)據(jù)，隨后將數(shù)據(jù)錄入CAD系統(tǒng)，或者類(lèi)似我們使用的計(jì)算機(jī)立體裁剪系統(tǒng)，轉(zhuǎn)換過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)誤差。如此一來(lái)，就會(huì)導(dǎo)致騎行服出現(xiàn)尺寸偏差，這點(diǎn)我們絕對(duì)不容發(fā)生。哪怕一丁點(diǎn)的誤差也會(huì)被放大成一處處的褶皺，或?qū)е驴椢锢?。因此?nbsp;Leo能直接捕獲運(yùn)動(dòng)員的身材數(shù)據(jù)，這點(diǎn)對(duì)我們而言很有意義。”

Quilter總結(jié)了整個(gè)流程，“從騎手走進(jìn)門(mén)的一刻起，我們就開(kāi)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(lái)制作騎行服，整個(gè)過(guò)程大約2小時(shí)，這在過(guò)去根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)。至于騎行服的成品制作，目前需要2天時(shí)間，但我們還在進(jìn)一步縮短，希望可以24小時(shí)完成，我們相信很快就能實(shí)現(xiàn)。”

Quilter進(jìn)一步解釋了Artec Studio中的后期處理流程，“Leo使這一過(guò)程相當(dāng)簡(jiǎn)單。不需要在A(yíng)rtec Studio中進(jìn)行過(guò)多操作。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，導(dǎo)入Leo數(shù)據(jù)，仔細(xì)檢查，然后使用橡皮擦工具，點(diǎn)擊幾下擦除有時(shí)會(huì)出現(xiàn)的多余部分。通常，我會(huì)把自行車(chē)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(lái)進(jìn)行全局配準(zhǔn)，我直接使用默認(rèn)設(shè)置，因?yàn)槟J(rèn)設(shè)置的效果就很好。通常不需要移除異常值，因?yàn)閿?shù)據(jù)本身就很干凈了。接下來(lái)進(jìn)行平滑融合，做幾處小改動(dòng)，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(huà)，我會(huì)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*的部位，比如有時(shí)騎手在掃描時(shí)動(dòng)了一下手指，我們就要把這個(gè)部位修一下。等一切步驟完成后，以O(shè)BJ文件導(dǎo)出至計(jì)算機(jī)立體裁剪系統(tǒng)，” Quilter說(shuō)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(huì)用于騎行服的制作，不用騎手們親自到場(chǎng)了。我們舉個(gè)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(jì)時(shí)賽制作一套騎行服，這場(chǎng)比賽的賽道以平地為主，但也有一段較長(zhǎng)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(cè)試多種織物和花型，在幾小時(shí)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(shí)間。我們的目標(biāo)是可以用24小時(shí)完成3D掃描到3D打印人體模型的過(guò)程。

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(lái)單獨(dú)測(cè)試某一部位的面料，比如手臂，對(duì)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(huì)產(chǎn)生不小的影響。因?yàn)槿绻L(fēng)洞里是騎手本人，一定會(huì)存在身體運(yùn)動(dòng)造成的擺動(dòng)，所以即便擺動(dòng)不明顯，最終也會(huì)影響效果。所以如果是騎手本人，永遠(yuǎn)無(wú)法獲得精確值，但若是一個(gè)靜止不動(dòng)的模特，那唯*變量就只有織物了。”

“人體模特也不會(huì)疲憊，永遠(yuǎn)一動(dòng)不動(dòng)，這樣我們就能明確知道不同織物和設(shè)計(jì)對(duì)阻力和表現(xiàn)造成多大影響了。”

TotalSim還為騎手和團(tuán)隊(duì)提供生物力學(xué)方面的建議和培訓(xùn)，如不同姿勢(shì)、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。

“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(jí)水準(zhǔn)，這些細(xì)節(jié)可以進(jìn)一步提升他們的競(jìng)爭(zhēng)力，助他們突破卓*，收獲最終的勝利，” Quilter說(shuō)道。

除了Vorteq的騎行服和TotalSim的生物力學(xué)咨詢(xún)與培訓(xùn)，他們還為一些客戶(hù)提供掃描服務(wù)，包括騎手車(chē)隊(duì)。他們能在項(xiàng)目所在地進(jìn)行3D掃描，無(wú)論是室內(nèi)，英國(guó)還是海外的任何地方，Leo在其中扮演了不可少的作用。

Quilter解釋道，“和以往的掃描儀相比，Leo非常靈活，拿起機(jī)器，無(wú)論去到世界哪個(gè)角落，都能掃描，無(wú)需其他硬件。工作人員無(wú)論在哪里，遇到和實(shí)驗(yàn)室不同的何種掃描條件，都不用擔(dān)心，靈活自由。”