游弋百年的海上珍宝, Zodiac这艘独一无二的帆船充满传奇与殊荣，1924年下水首航，浓缩了美国帆船设计制造的全部精华。长约50米，主桅杆超过10层楼高，橡木柚木结构和镶板散发着威严和经典。

20世纪30年代，由著名游艇设计师威廉汉德为强生家族设计。1928年在纽约至西班牙的“国王杯跨洋帆船赛“中，她赢得第四名。二战期间，还承担了运送军官从珍珠港返回的任务。

老船长

Zodiac是美国西海岸现存唯一一艘原装古典大型帆船

2014年底，主人斥资约50万美金对其重新翻新， Geomagic Design X逆向工程解决方案发挥了重大作用。

2012年工程师Christian Stark带着家人到美国华盛顿州西北部的圣胡安群岛附近航海旅行，瞬间喜欢上了127英尺高的高桅横帆船 Schooner Zodiac。在第二次作为志愿者出海的时候， Christian与船长讨论这个船的航海性能，发现船长左舷固定钉和右舷固定钉有很明显的差异。此外，船长还告诉Christian左舷被破坏的结构在之前改造时修复过。

唯一留存的图纸：船体线型图

Christian的工程改造想法开始付诸行动。他开始询问船的蓝图信息，船体扫描信息，提出实际测量左舷和右舷形状不同的想法。然而，蓝图已在多年前一场大火中丢失，现在留存的图纸只有用于海岸警卫队认证的船体线型图。这些图中船体的两侧均完全相同。如何才能快速方便的确定船体形状?

在第二次航行中，船上的一名乘客正好是加拿大多伦多的一个3D扫描专家。巡航结束后他们有了计划，2013年3月当船在干船坞时，来自多伦多的Ross Nairn愿意过来为船扫描，Christian将使用这些数据创建蓝图。

Ross使用FARO Focus 3D扫描仪对船在水中和干船坞中都进行了扫描，同时也对船的内部结构进行了详细的扫描。得到了超过20亿个数据点云， Christian现在可以尝试着将这些数据点云转化为CAD模型。

Geomagic Design X是一款功能非常全面的三维逆向工程软件，它将3D扫描数据处理和基于历史的CAD相结合创建完整的CAD实体模型。从这个软件着手， Christian成功的完成了数据整理和再次采样，将最终的点云个数降低至2600万。

Christian说：“Geomagic Design X特征集和功能非常强大，最重要的是，它非常稳定，这对于处理大批量的点云文件非常重要。”

Design X软件会在点云数据上生成多边形网格，准确的将3D形状转化为几百万个三角面片。Design X软件的自动修复功能可以对小的瑕疵和异常进行修复，然后就可以生成可以识别表面近似曲率的网格区域。

Christian 说：“创建网格区域是3D模型创建过程的重要一步，因为让平面和圆边在颜色上不同，这样可以更容易的识别不同的表面，并对它们做出修改。”

虽然Geomagic Design X 可以自动修复3D网格的大多数问题，但是一些没有扫描到的区域还需要手工进行识别，然后使用软件修复孔、凹凸等。

Christian说：“另外一个需要进行大量处理的区域是Zodiac的甲板，因为我们是在干船坞中进行的扫描，有很多设备比如缆绳、垃圾桶、工具、挡板等都会被3D扫描仪扫到。”

现在，模型数据可以变成实际的三维曲面了。Geomagic Design X在网格区域上匹配一个完美的表面，就像在原始网格表面上覆盖一层“塑料膜”，并且比原来的网格有所延长，方便后续修改。

Christian说：“如果你现在同时创建了左舷和右舷、船体表面和甲板横梁表面，那么就有4个面沿龙骨和甲板线相交。使用这一表面相交特征，你现在可以修剪所有重叠的表面，从而最终得到一个完整的船体表面模型。

据 Christian所言，上述过程相当复杂，因为当对真实的形状进行处理的时候，它们不可能简简单单的按照它们应该有的顺序排列，尤其是这个有90多年历史的木质远洋船，所有的东西都随着时间发生了改变。

“我创建了初始表面后，它们与龙骨不能顺利的相交。因此我必须创建船体单独的弯曲表面和更直更平的龙骨表面。当我使用了一个Geomagic Design X软件功能神奇的Accuracy-Analyzer精度分析工具后才意识到可以这么做。该功能可以计算网格和所生成的曲面之间的空间距离，然后分配一个颜色给该距离值。它可以显示比较你的模型与实际扫描数据之间的差异。”

在实践中，红色亮点区域表示曲面和网格之间的距离大于3厘米(约1英尺)，深蓝色的标识表明在相反的方向上差距3厘米，绿色表明曲面和网格精确匹配。

现在，Christian准备好以3英尺的间隔切割船体创建2D视图、吃水线和尾部线。在过去，当造船厂和海军建筑师试图得到这些模型时，他们只是锯开手工制作的缩比模型。现在，3D软件可以通过面片得到完全相同的沿平行平面的网格或曲面模型。

这些曲线现在可以导入3D Systems的Geomagic Design 机械CAD软件，用来生成2D船体型线。下图显示了Geomagic Design 中的船体型线。

“最终，我得到了船体型线。尾部线显示了左舷船体的变形，如果它们100%重叠，表明船体是对称的。通过对比左舷和右舷线，发现左舷向船体中线缩进去了3英尺。创建的船体型线也是不同，因为它显示了竣工和老化的结果，而最初的设计是一个对称的船体。”

Christian说：“我已经实现了创建2D蓝图的主要目标，但现在我发现我有更好的东西：一个三维CAD模型。这令我非常兴奋，因为现在我们可以使用3D数据更新海岸警卫队以前的认证模型，确定基于不同负载情况下的船体精确位移，3D打印船体，并制定内部和外部设计的改造计划。”

Christian计划继续进行Schooner Zodiac 的3D创造，继续使用桅杆和操纵件的3D扫描数据创建船帆，并制定更详细的计划和模式，以帮助这个经典的船继续安全航行。

2014年底，主人斥资约50万美金完成对其重新翻新。