三維掃描和檢測增加了美軍防彈衣測試的置信度（網上拷貝）

廣州粵研鐘彥華

發布時間：2017-11-29

8 O+ `" H5 K9 o8 M) x

+ @" s3 Z' B& C1 u, Y

美國軍方使用FaroArm量子掃描儀和Geomagic Control三維檢測軟件，將其防彈衣測試結果的不確定性降低了十倍(與先前的卡尺測量相比)。根據應用科學測試部門首長克雷格•邁澤的說法，該軟件大大地提高了置信度。

“我們需要我們的供應商能夠提供最好的測試結果，以確保成功性，”邁澤說道。“但最為重要的是，我們想在戰場上拯救更多士兵的生命。”

術語“置信度”曾被視為一個很模糊的表達。但當其用于馬里蘭州美國軍方的亞伯丁試驗中心的防彈衣測試時，這個術語表達就變得很真實了。

美國軍方使用FaroArm量子掃描儀和Geomagic Control三維檢測軟件，將其防彈衣測試結果的不確定性降低了十倍(與先前的卡尺測量相比)。根據應用科學測試部門首長克雷格•邁澤的說法，該軟件大大地提高了置信度。

“我們的準確度現在大大提高了，”邁澤說道。“我們在測試流程中采用了人性化決策。當前的測試流程已消除了不確定性根源，測試結果穩健且可重復。”

當您所測試的產品是用來保護武裝攻擊下的美國士兵的生命時，精確度就是一件很嚴肅的事情了。重要的是還要確保用戶從我們的測試中得到最大的好處。

“我們需要我們的供應商能夠提供最好的測試結果，以確保成功性，”邁澤說道。“但最為重要的是，我們想在戰場上拯救更多士兵的生命。”

一場荷槍實彈的舞臺劇

防彈衣測試就像一場荷槍實彈的舞臺劇。精心編排的動作出現于30-45分鐘的時間窗內。失效時間很大程度上由用作人體軀干替身的陶泥決定。若陶泥暴露的時間太長，則會失去背面變形精確測量所需的彈性。

一開始我們需要將陶泥框加熱至103華氏度。陶泥用于展現與人體軀干類似的沖擊特性。陶泥上會進行鑲飾，以便其適當彎曲符合防彈衣的輪廓曲線。

將防彈板綁在陶泥身上之前，會使用FaroArm量子掃描儀進行預掃描，以得到參考數據。FaroArm量子掃描儀是一款安裝在關節臂上的三維激光掃描儀。它可以在幾分鐘的時間內捕捉到陶泥表面的情況，精確度達到.018毫米(根據Faro的說法，該精確度為人體毛發寬度的五分之一)。

FaroArm量子掃描儀的數據會先存放到筆記本電腦上，然后傳輸至射程之外的工作站，方便我們立即采用Geomagic Control三維檢測軟件對其進行處理。Geomagic Control三維檢測軟件在全球范圍內得到了廣泛的應用，可有效節省時間，提升首件檢驗、制程檢驗、車間檢驗、趨勢分析、二維和三維尺寸標注，以及自動測報的準確度。

預掃描數據存儲完畢時，將防彈衣放在陶泥上，將掃描設備移到旁邊，開第一槍進行測試。防彈衣脫落，掃描儀立即彈出捕捉重要的背面變形數據，然后將后掃描數據傳送至工作站，采用Geomagic Control三維檢測軟件對其進行處理，并將其與預掃描數據進行對比。

自動化加快了測試過程

Geomagic Control三維檢測軟件的很多關鍵步驟都可以自動化進行了，包括多項掃描的登記和合并、掃描噪音清除、數據修勻、漏洞填補，以及將點云數據轉換成高度精確的三維曲面模型等。來自ATC的杰夫·胡貝爾編寫的宏命令進一步加快了測試流程，此類宏命令可應用于Geomagic Control三維檢測軟件，將防彈衣的具體測試任務簡單化。

根據胡貝爾的說法，掃描過程只需花費三到五分鐘，處理每一槍的結果只需要一分鐘左右的時間。

可在阿伯丁設備上對防彈衣的軟硬部件(防彈背心和防彈板)進行測試。對較硬的防彈板進行測試時，一般只需要開幾槍就行了;對較軟的防彈背心進行測試時，也需要射擊幾槍，其中兩槍用于正式測量。

防彈衣的軟硬部件一般需要經過兩類測試：一種是生產類產品的首件檢測;另一種是檢測仍在開發中的產品的材料和屬性的有效性。

在首件檢測中，開完第一槍之后，若測試結果顯示背面變形程度超過了性能標準，則可停止測試。

我們的測試準確度開創行業先河

ATC測試流程的速度之快令人印象深刻，但準確度才是美國軍方最為看重的，其準確度之高已開創行業先河。

“原先使用游標卡尺的深度調節桿進行檢測的方法只能捕捉到一個點的數據，”胡貝爾說道。“現在我們可以表征整個曲面，并將數字化文件進行存檔，用于未來隨時進行進一步分析。”

根據ATC實驗室測試，測試結果的不確定性閾值已經提高了十倍，從游標卡尺的2毫米提升至三維掃描和處理方法的0.2毫米。

使用Geomagic Control三維檢測軟件還可在自動報告程序中生成預掃描數據和后掃描數據的三維對比結果，該對比結果還可自動發送至陸軍項目管理辦公室用于進一步分析。此類測試結果還可與其它研究結合，幫助我們更好地理解槍彈沖擊對人體的影響，了解保護士兵身體不受槍彈沖擊影響的方法。

“我們已大大提高了與人體組織損傷有關的重要背面變形測量數據的準確度，”邁澤說道。“這有益于我們的承包商開發更優質的產品，最重要的是可以保護那些處于危險境地的士兵的生命。”