中国の宇宙ステーション、2023年の世界トップ10の工学成果の一つに選ばれる！偉大な力の背後にあるハードコア技術を探る

2023年12月20日、中国工程院の機関誌「工学」は「2023年世界トップ10の工学成果」を発表し、中国の宇宙ステーションはその主要な革新的成果に選ばれた。 2022年10月31日、孟天実験モジュールの打ち上げに成功しました。同年11月、中国の宇宙ステーションは11回の打ち上げミッションを経て、軌道上での組み立てと建設を完了しました。 Scantech の 3D スキャナーは、Dream Spacecraft とともに宇宙に飛び立ち、中国の宇宙計画の画期的な勝利を目の当たりにするとともに、中国の宇宙ステーションでの一連の科学実験と研究に効率的で正確かつ安定した非接触 3D 測定サービスを提供しました。

画像出典：中国有人宇宙工学公式サイト。スキャンテックテクノロジーの3Dスキャナーは、中国の宇宙ステーションの孟天実験室で軌道上実験を成功裏に実施しました。これは、3Dスキャナーの航空宇宙レベルの応用の素晴らしい解釈です。このスキャンデバイスは、概念設計から量産まで、新しい形態のポータブル 3D スキャナーを生み出し、「小型で高精度」な計測グレードの 3D スキャナーの新たなベンチマークを再構築しました。これは、シカン族の人々の卓越性の絶え間ない追求と技術革新への全力的な取り組みによるものです。

スキャンテックの3Dスキャナーが中国の宇宙ステーションの軌道上実験に使用
1. SIMSCANの誕生：究極の卓越性の追求から生まれた

SIMSCAN の第 1 世代の開発プロセスを振り返ると、最初の構想から設計、テスト、改善まで、すべてのステップが慎重に計画され、厳密にテストされていました。この間、製品は継続的に改良され、数百回の強度テスト、精度テスト、機械テストを経て、一連の技術的困難が克服され、最終的に製品の外観と構造、重量とサイズ、精度と安定性の面で満足のいく答えが得られました。

SIMSCANオリジナル設計図
Q1 カメラのベースラインを短くすることで高精度を確保するにはどうすればよいですか?

R&D チームが直面した最初の課題は、カメラのベースラインを短縮しながら高い精度を確保するにはどうすればよいかということでした。 SIMSCAN はサイズが小さいため、カメラのベースライン距離が通常のスキャナーよりも短くなります。

SIMSCANカメラのベースライン距離のこのような変化に直面して、研究開発チームは画像強化や新しいサブピクセル特徴抽出アルゴリズムなどの技術を採用して機器の精度を大幅に向上させ、短いベースラインに基づくキャリブレーションシステムを再設計しました。同時に、カメラの小さな角度の特性を利用して、深い穴、流路、溝、隙間などの狭い特徴のスキャン能力を向上させました。

Q2 小型デバイスの熱制御を確実にするにはどうすればいいですか?

スキャナーのすべてのコンポーネントは、同様の製品よりもはるかに小さいハウジング内に設置されているため、機器の熱制御に対する要件が高くなります。

まず、機器の基本的な電力消費を削減し、厳格なテストを通じて、性能要件を満たす低電力処理チップ、カメラ、レーザーなどのコアコンポーネントを選択し、同時に上記のコンポーネントが航空宇宙品質要件を満たしていることを保証する必要があります。これを基に、ソフトウェアとアルゴリズムが最適化および高速化され、処理効率が向上し、消費電力がさらに削減され、ソースからの熱発生が削減されます。

もう一つの側面は放熱設計です。当初、スキャナー内部に冷却ファンを設置することを提案する人もいましたが、実験の結果、冷却ファンは継続的な振動源として、製品の耐用年数と測定精度に一定の影響を与えることが判明しました。スキャンテクノロジーは、仮説、テスト、反論、仮説、再テストを何度も繰り返した後、ついに独自の放熱メカニズムを設計し、内部の熱伝導の均一性を確保しました。同時に、熱シミュレーションを通じて、デバイスのケースに放熱フィンを装備し、信頼性の高い放熱性能を実現しました。

SIMSCAN ヒートシンク
Q3は細部にこだわり、強力な使いやすさと信頼性を実現

外観デザインに関しては、スキャナーがさまざまな使用シナリオで遭遇する可能性のある状況をシミュレートするために、ハンドルからシンプルなボタンデザイン、滑らかで滑らかなシェル構造まで、すべてが人間工学的に完全に考慮されています。

当初は、握りやすさを補助するために本体の中央に溝を設計していましたが、実際の試用中に、デバイスのサイズ要件により、溝のスペースが狭すぎて2〜3本の指しか収まらず、使用中に疲れやすく、長時間の握りに適さないことが判明しました。

SIMSCANオリジナルデザイン（溝グリップデザイン）
さらに、手持ち操作中に人の手に傷がつくリスクを防ぐために、機械全体のシェル構造も滑らかな一体曲面設計を採用しています。細部への厳格な管理により、SIMSCAN の非常に使いやすく技術的な美観が生まれています。

SIMSCAN 製品写真の詳細はそれだけではありません。シェル材料の選択では、多数の耐久性と信頼性のテストを経て、最終的に多くの代替材料の中から高強度の航空アルミニウム金属が選択されました。同時に、これは業界でも数少ないフルメタルシェル設計を採用した産業グレードの 3D スキャナーの 1 つであり、耐久性と機器の品質の完全なバランスを実現しています。

高強度航空アルミニウム合金材料は、何百もの入荷材料を通して辛抱強く検証されてきました。SIMSCANの電子部品のほとんどは、ファスナーや接続ハーネスなどの小さな付属品でさえ、航空宇宙の要件を満たす高仕様の部品で作られています。 SIMSCAN の信頼性の高いパフォーマンスは、継続的な進化と細部への絶え間ない追求から生まれます。

2. 顧客満足の裏には厳格なテストがある

SIMSCAN は正式にリリースされる前に、社内および顧客サイトで数百回のシミュレーションテストを実施し、さまざまな過酷な環境における信頼性と安定性を確保しました。動的/静的応力解析、モーダル解析、振動解析、熱解析などにより、電磁場干渉、低酸素・低圧、高強度振動などの環境条件下での機器のシステム安定性を徹底的に検証します。

SIMSCAN スキャンテストプロセスは、長くて困難なプロセスです。数十人の開発チームが、ついに真の航空宇宙グレードの 3D スキャンベンチマーク製品を完成させました。これは、ScanTech が勢いをつけて革新を飛躍的に進めるための大きな一歩であり、3D 計測業界に革命を起こすための大きな一歩でもあります。

ドリームライナーカプセルの打ち上げ（写真提供：中国有人宇宙計画公式サイト）
3. 航空宇宙の精神を継承し、何度も繰り返して航空宇宙品質を創造する

SIMSCAN の発売により、新しい形のハンドヘルド 3D スキャナーが誕生しました。その軽量ボディは、狭いスペースでのスキャンに独自の利点があり、発売以来、高い評価を受けています。進歩のペースは止まることはありません。継続的な反復とアップグレードを経て、2021 年 3 月に SIMSCAN30 ハンドヘルド 3D スキャナーが誕生しました。

SIMSCANシリーズのハンドヘルド3Dスキャナーは、第1世代のSIMSCANの形状と性能の優位性を継承しています。発売以来、市場で好評を博し、ドイツのレッドドット賞や中国特許賞を受賞し、産業グレードの3Dスキャン製品の新たな焦点となっています。

01 軽量で人間工学に基づいたデザイン、工業的な美学を楽しむ

SIMSCAN30は、第1世代SIMSCANの軽量設計構造を継承し、正味重量は570g、寸法は203mm×80mm×44mmです。機械全体は航空用アルミニウム金属ケースで作られています。外観は人間工学に基づいた一体型湾曲構造設計を採用しており、手の曲線によくフィットし、特殊な中空滑り止め保護カバーが装備されており、快適で軽い持ち心地を実現します。

SIMSCANシリーズハンドヘルド3Dスキャナー
02 航空宇宙品質を継承し、確かな性能を発揮

SIMSCAN30 は、航空宇宙グレードの基準を満たす電子部品と構造部品を厳密に選択します。複数回の反復を経て、成熟した信頼性の高いシステムパフォーマンスを実証できます。新世代の 3D センサーと高解像度の産業用カメラは、最大 0.020 mm の精度で鮮明で広い視野を提供し、物体の表面の詳細を正確に捉えることが容易になります。

SIMSCAN シリーズカメラの分解
03 小さなスペースに並外れた強さ

強力なアルゴリズム機能とシステム最適化処理により、SIMSCAN30 は優れたパフォーマンスを発揮します。 1年以上の市場テストを経て、2022年9月に新型SIMSCAN42がデビューし、ハンドヘルド3Dスキャナーの最大測定速度が毎秒280万回に向上し、同形式のスキャナーの効率の上限を再び更新しました。

SIMSCANシリーズ製品走査型レーザーライン
結論

SIMSCAN の第 1 世代が 3D スキャナーであり、SIMSCAN テクノロジーの細心の職人技のモデルであるとすれば、SIMSCAN42 は航空宇宙品質と工業美の典型です。

SIMSCAN シリーズは、設計から量産まで、航空宇宙グレードの品質基準を工業製造市場に適用し、ポータブル計測グレードの 3D スキャナーを再定義しました。このシリーズの開発成功は、国内のナショナルブランドが世界をリードするためのマイルストーンです。

長い間一生懸命働いて、その美しさを共有しましょう。 3Dデジタル化分野のリーダーとして、ScanTechは常に独立したイノベーションを主張し、「Made in China」を「Smart Manufacturing in China」に変え、真にグローバル化を進めています。

振り返ってみると、ScanTech は常に卓越性を目指して努力し、進歩を続けてきました。誰も登ろうとしない坂を敢えて登り、人がほとんど歩かない道を歩んでください。将来を見据えて、ScanTech は、堅実な技術革新により、産業のアップグレードを推進し、企業がインテリジェント製造の道を進むことを支援していきます。

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