三维扫描和检测增加了美军防弹衣测试的置信度（网上拷贝）

广州粤研钟彦华

发布时间：2017-11-29

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美国军方使用FaroArm量子扫描仪和Geomagic Control三维检测软件，将其防弹衣测试结果的不确定性降低了十倍(与先前的卡尺测量相比)。根据应用科学测试部门首长克雷格•迈泽的说法，该软件大大地提高了置信度。

“我们需要我们的供应商能够提供最好的测试结果，以确保成功性，”迈泽说道。“但最为重要的是，我们想在战场上拯救更多士兵的生命。”

术语“置信度”曾被视为一个很模糊的表达。但当其用于马里兰州美国军方的亚伯丁试验中心的防弹衣测试时，这个术语表达就变得很真实了。

美国军方使用FaroArm量子扫描仪和Geomagic Control三维检测软件，将其防弹衣测试结果的不确定性降低了十倍(与先前的卡尺测量相比)。根据应用科学测试部门首长克雷格•迈泽的说法，该软件大大地提高了置信度。

“我们的准确度现在大大提高了，”迈泽说道。“我们在测试流程中采用了人性化决策。当前的测试流程已消除了不确定性根源，测试结果稳健且可重复。”

当您所测试的产品是用来保护武装攻击下的美国士兵的生命时，精确度就是一件很严肃的事情了。重要的是还要确保用户从我们的测试中得到最大的好处。

“我们需要我们的供应商能够提供最好的测试结果，以确保成功性，”迈泽说道。“但最为重要的是，我们想在战场上拯救更多士兵的生命。”

一场荷枪实弹的舞台剧

防弹衣测试就像一场荷枪实弹的舞台剧。精心编排的动作出现于30-45分钟的时间窗内。失效时间很大程度上由用作人体躯干替身的陶泥决定。若陶泥暴露的时间太长，则会失去背面变形精确测量所需的弹性。

一开始我们需要将陶泥框加热至103华氏度。陶泥用于展现与人体躯干类似的冲击特性。陶泥上会进行镶饰，以便其适当弯曲符合防弹衣的轮廓曲线。

将防弹板绑在陶泥身上之前，会使用FaroArm量子扫描仪进行预扫描，以得到参考数据。FaroArm量子扫描仪是一款安装在关节臂上的三维激光扫描仪。它可以在几分钟的时间内捕捉到陶泥表面的情况，精确度达到.018毫米(根据Faro的说法，该精确度为人体毛发宽度的五分之一)。

FaroArm量子扫描仪的数据会先存放到笔记本电脑上，然后传输至射程之外的工作站，方便我们立即采用Geomagic Control三维检测软件对其进行处理。Geomagic Control三维检测软件在全球范围内得到了广泛的应用，可有效节省时间，提升首件检验、制程检验、车间检验、趋势分析、二维和三维尺寸标注，以及自动测报的准确度。

预扫描数据存储完毕时，将防弹衣放在陶泥上，将扫描设备移到旁边，开第一枪进行测试。防弹衣脱落，扫描仪立即弹出捕捉重要的背面变形数据，然后将后扫描数据传送至工作站，采用Geomagic Control三维检测软件对其进行处理，并将其与预扫描数据进行对比。

自动化加快了测试过程

Geomagic Control三维检测软件的很多关键步骤都可以自动化进行了，包括多项扫描的登记和合并、扫描噪音清除、数据修匀、漏洞填补，以及将点云数据转换成高度精确的三维曲面模型等。来自ATC的杰夫·胡贝尔编写的宏命令进一步加快了测试流程，此类宏命令可应用于Geomagic Control三维检测软件，将防弹衣的具体测试任务简单化。

根据胡贝尔的说法，扫描过程只需花费三到五分钟，处理每一枪的结果只需要一分钟左右的时间。

可在阿伯丁设备上对防弹衣的软硬部件(防弹背心和防弹板)进行测试。对较硬的防弹板进行测试时，一般只需要开几枪就行了;对较软的防弹背心进行测试时，也需要射击几枪，其中两枪用于正式测量。

防弹衣的软硬部件一般需要经过两类测试：一种是生产类产品的首件检测;另一种是检测仍在开发中的产品的材料和属性的有效性。

在首件检测中，开完第一枪之后，若测试结果显示背面变形程度超过了性能标准，则可停止测试。

我们的测试准确度开创行业先河

ATC测试流程的速度之快令人印象深刻，但准确度才是美国军方最为看重的，其准确度之高已开创行业先河。

“原先使用游标卡尺的深度调节杆进行检测的方法只能捕捉到一个点的数据，”胡贝尔说道。“现在我们可以表征整个曲面，并将数字化文件进行存档，用于未来随时进行进一步分析。”

根据ATC实验室测试，测试结果的不确定性阈值已经提高了十倍，从游标卡尺的2毫米提升至三维扫描和处理方法的0.2毫米。

使用Geomagic Control三维检测软件还可在自动报告程序中生成预扫描数据和后扫描数据的三维对比结果，该对比结果还可自动发送至陆军项目管理办公室用于进一步分析。此类测试结果还可与其它研究结合，帮助我们更好地理解枪弹冲击对人体的影响，了解保护士兵身体不受枪弹冲击影响的方法。

“我们已大大提高了与人体组织损伤有关的重要背面变形测量数据的准确度，”迈泽说道。“这有益于我们的承包商开发更优质的产品，最重要的是可以保护那些处于危险境地的士兵的生命。”

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