三维扫描技术赋能奥运选手赢得冬奥会金牌

Luge 是一个法语单词，为竞技雪橇的意思，许多人认为（无舵）雪橇是一项极限运动。因为运动员需要仰卧在一个小雪橇上，双脚朝向他们的前行方向，然后在没有刹车的情况下，以140 公里/小时的速度在结冰的高坡赛道上竞速。雪橇手依靠反射动作来转向，由于没有保护措施，即便他们的失误非常轻微也是非常危险的，。为了以最短的时间到达赛道的终点，每千分之一秒都很重要，而且这往往决定了他们最终是否能够登上冬奥会领奖台。

美国运动员 Chris Mazdzer 在 2018 年平昌冬奥会上摘得银牌

五届奥运会选手、现任美国雪橇队体育项目总监 Mark Grimmette（长野奥运会铜牌得主，盐湖城奥运会双打银牌得主）和三届奥运会选手、现任美国雪橇队营销和赞助总监 Gordy Sheer（长野奥运会双打银牌得主）掌握了精湛的技能，知道如何引导一个 22 公斤重的雪橇滑下冰道。运动员不仅要保持良好的身体状态以高速控制雪橇，而且还必须依靠先进的比赛设备，以在国际雪橇比赛中挑战其他领先的队伍。

他们与 1988 年奥运会选手、美国雪橇队技术项目经理 Jon Owen 一起踏上了寻找解答以下问题的探索之路：

• -如何制造出更舒适的雪橇，以更好地适应每位运动员的身形，使他们能够更精准地驾驶雪橇，并最终获得更快的速度？
• -如何改进空气动力学，以便运动员在有陡坡和斜坡的赛道上滑行？
• -如何快速、简便地对在特定赛道和特定比赛中表现良好的设备部件进行编目和复制？

通过本文介绍，您将初步了解（无舵）雪橇这项稍冷门的冬奥运动项目，并发现摘得金牌的条件。

当三维测量技术产品为冬奥会选手带来优势

当美国运动员 Chris Mazdzer 在平昌举行的 2018 年冬奥会上获得银牌时，这对美国雪橇队来说是一个历史性的时刻，因为之前从来没有哪位运动员在冬季奥运会的男子单人雪橇项目上获得过奖牌。在取得冬奥会胜利之前，Mazdzer 和美国雪橇队进行了许多测试，以寻求尽可能快的速度，并将风阻降到最低。

美国雪橇队所使用的雪橇是采用全新的设计技术，同时采用可与一级方程式赛车相媲美的特定制造工艺。总之，这些竞技雪橇是由玻璃纤维、复合材料和钢材制成的空气动力学设备，其底部是两个高度抛光的滑架，通过急转弯、陡坡和急剧下降赛道，其最高时速速度可以达到140 多公里。

[雪橇：高科技设备］

在高度重视分析和运动技术的意义深远的研发项目中，雪橇的设计目的是实现最大的空气动力、最小的摩擦和最高的速度。

雪橇是根据每位运动员的身高、体重和比例为其量身定做的，主要由以下部分组成：

• 两块钢条，它们是雪橇上唯一与冰面接触的部分。它们由金属制成，需要足够锋利以便转向，但又能太过锋利而产生额外的摩擦。
• 两个桥结构，将滑架与吊舱连接起来，并支撑吊舱。
• 两个滑，通常由玻璃纤维制成，是雪橇的主要转向装置。每个滑架的弧形部分（或角）是软的。运动员使用他们的腿和脚踝，对一个或另一个角施加压力，以便在赛道上转向。（他们也可以通过肩部的小动作转移重心来转向。）
• 吊舱，是运动员躺在上面的平台。它通常由玻璃纤维制成。

在三维扫描、3D 建模和逆向工程方面的建议和支持

美国雪橇队知道，如果没有高科技雪橇，奖牌是遥不可及的，因此，美国雪橇队与技术公司建立了强大的合作伙伴关系，以提高他们在科学、工程和技术方面的知识，从而制造出高水准的雪橇，并在国际舞台上大显身手。

Jon Owen、Mark Grimmette 和 Creaform 形创技术团队之间就将三维测量技术引入高水准雪橇的设计和开发过程中的讨论始于几年前的国际制造技术展（IMTS）。当时美国雪橇队想要从 三维扫描市场领袖那里获得建议和支持，以通过改善运动员在吊舱上的位置和提高空气动力学性能来提高其雪橇的性能。“我们的目标一直都是为我们的运动员制造出更舒适、更符合空气动力学的设备，”Mark Grimmette 说，“这样他们就能更好、更容易、更快速地驾驶雪橇，达到他们想要的结果。”

 三维扫描能否成为领先于其他奥运选手那宝贵的十分之一秒的解决方案，以带领美国选手在 2022 年中国冬奥会上取得更快的成绩？为了寻找这个问题的答案，Creaform 形创和美国雪橇队合作开展了以下项目。

技术团队正在扫描练习赛道附近的一块钢条

项目一：运用 三维扫描技术产品复制一组赢得过奖牌的钢条

Summer Britcher 在世界杯决赛的德国奥伯霍夫赛道上取得成功后，美国雪橇队希望复刻帮助该运动员成功赢得她梦寐以求的奖牌的一组钢条的特点。这样一来，团队可以更好地了解是哪些理想条件帮助她在这条特定赛道上获胜。他们可以对在比赛中表现出色的设备进行编目，并建立一个数据库来寻找获胜设备、运动员和赛道之间的相似之处。

Summer Britcher 在奥伯霍夫

此外，由于有了 HandySCAN 3D 扫描仪的其蓝色激光技术以及它所提供的 0.1 mm 的网格分辨率，该团队能够以所需的分辨率采集获胜钢条的细微细节，为未来的比赛复制它们，从而重现之前取得的成功。

在轨道附近进行三维扫描和钢条的 CAD 模型数据

项目二：运用三维扫描和增材制造改善每位运动员的吊舱的空气动力学形状

 在将三维扫描引入制造过程之前，根据运动员的身体定制吊舱的任务是手工完成的，这需要多次设计迭代，使竞技平台尽可能完美。然后，技术团队会根据这个定制的吊舱制造一个模具，以便比赛用吊舱准确再现其形状。尽管如此，如果在风洞中测试空气动力学特性后，需要对吊舱做出调整，那么团队是无能为力的。

“我们会为空气动力学特性做大量的风洞测试，”Jon Owen 说。“每次我们在风洞实验室（一个受控的环境）获得数据时，我们就想，如果我们能在情绪高涨和声势浩大的比赛举行之前调整一下，哪怕只是那么一下，这就可以大大提高我们的表现。Creaform 形创的手持式蓝光三维扫描仪使者一切成为了可能。”

现在，由于有了三维扫描仪，制造过程变得更加高效。在手工设计完吊舱后，我们对模型进行三维扫描，然后使用 VXmodel 扫描到 CAD 后处理软件来验证所有的表面是否美观光滑、没有缺陷以及是否是左右对称的。如果需要根据新的空气动力学信息做出修改，我们可以轻松调整 CAD 模型。然后，技术团队能够 3D 打印模具并制造吊舱，现在的吊舱比用以前的制造工艺制造出来的吊舱更加精确。

在轨道边三维扫描和吊舱的 CAD 模型数据

项目三：制造和复制复杂的有机形状

角是独特的部件，每位运动员所用的角都不一样，并且由于其复杂的有机形状，通常很难复制。因为每位运动员都有不同的腿长和脚形，特别是在双打比赛中，这个特殊的部件必须完全贴合运动员的身形。“特别是在那个区域，”Jon Owen 强调说，“因为它是雪橇最前面的第一个迎风部件，一切都需要尽可能地干净利落。”

通过使用 HandySCAN 3D，美国队已经能够轻松地扫描这些复杂的有机形状，缩小它们的尺寸，将它们连接到滑架上，并用碳纤维包裹它们。这是制造过程中的另一个步骤，在 Creaform 形创加入我们之前是很繁琐的。Mark Grimmette 补充说：“三维扫描正在帮助我们以更简单、更容易、更快速的方式制造和复制如此复杂的部件。

2022 年中国冬奥会愿景

在 Creaform 形创计量团队和工程服务部门的帮助下，美国雪橇队已经能够对他们的设备进行三维扫描，并使用熔融沉积成型（FDM）技术创建模具。该技术团队选择了三维扫描和 Stratasys 的 3D 打印技术，而不是更传统的成型方法，这提高了他们的能力和灵活性，使他们能够更快速、更高效地进行迭代，让团队在出发去参加比赛之前尝试各种不同版本的雪橇。

“Creaform 形创帮助我们对产品开发过程进行微调，没有他们的帮助，我们不可能做到这一点，”Jon Owen 补充说。“我们迫不及待地想要看到我们未来将会取得什么样的成绩以及我们将如何继续改善我们的流程和表现。”

还有不到1个月的时间，北京 2022年冬奥会就要在开幕啦，Creaform 形创非常期待各位运动员的表现，同时也希望借此机会分享更多便携式三维扫描技术的应用场景和技术优势。