逆向工程及快速成型的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

（西安工程大學(xué)服裝與藝術(shù)設(shè)計學(xué)院，西安 710048）

三維光學(xué)掃描儀的基本應(yīng)用是快速成型，這種技術(shù)允許創(chuàng)建現(xiàn)有對象的特定文檔，而不用技術(shù)、工業(yè)或圖形軟件對其進行建模。

逆向工程是指在生產(chǎn)過程中，3D掃描儀能夠通過3D掃描構(gòu)建元素，它生成完整的數(shù)據(jù)來創(chuàng)建對象的CAD模型，通過Geomagic、Leios等專用軟件，與SMARTTECH3D掃描儀集成，可以生成廣泛使用的格式的完全兼容的數(shù)據(jù)。

1 神奇的3D掃描技術(shù)

1.1 什么是3D掃描

三維激光掃描是一種非接觸、無損的技術(shù)，它利用激光線數(shù)字化地捕捉物理物體的形狀。3D激光掃描儀從物體表面產(chǎn)生數(shù)據(jù)的“點云”。換句話說，3D激光掃描是一種將物理對象的精確大小和形狀捕獲到計算機世界中作為數(shù)字三維表示的方法。

1.2 三維掃描的過程

三維激光掃描數(shù)據(jù)采集：三維激光掃描過程將被激光掃描的物體放置在數(shù)字化儀的床上。專用軟件驅(qū)動激光探針在物體表面上方。激光探針將一條激光線投射到表面上，同時兩個傳感器照相機連續(xù)地記錄激光線沿物體掃描時三維（XYZ）的變化距離和形狀。

結(jié)果數(shù)據(jù)：當(dāng)激光移動捕捉物體的整個表面形狀時，物體的形狀在電腦顯示器上表現(xiàn)為數(shù)百萬個被稱為“點云”的點。這個過程非常快，每秒收集到750，000個點，非常精確（±0005）。

模型選擇取決于應(yīng)用：在創(chuàng)建巨型點云數(shù)據(jù)文件之后，將它們注冊并合并為對象的三維表示，然后用適合于特定應(yīng)用的各種軟件包進行后處理。

圖1

逆向工程CAD模型：激光掃描是獲取逆向工程三維數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的最快、最準(zhǔn)確、自動化的方法。再次，使用專門的軟件，點云數(shù)據(jù)被用來創(chuàng)建一個三維CAD模型的部分幾何形狀。CAD模型能夠?qū)崿F(xiàn)被掃描對象的精確再現(xiàn)，或者可以在CAD模型中修改對象以糾正缺陷。

2 使用快速原型技術(shù)進行產(chǎn)品設(shè)計和開發(fā)的5個主要好處

2.1 實現(xiàn)設(shè)計理念

快速成型允許設(shè)計者在虛擬可視化之外實現(xiàn)他們的概念。這有助于設(shè)計師在完成設(shè)計之前，將他們的想法發(fā)揚光大，并在設(shè)計中實現(xiàn)。

2.2 即時加入變化

在完成設(shè)計之前，需要進行多次迭代。隨著每一個迭代過程，設(shè)計進一步改進，為設(shè)計者和最終消費者建立信心。

2.3 節(jié)約時間和成本

通過附加制造，可以消除開發(fā)模具、圖案和特殊工具所需的成本和時間。與傳統(tǒng)的原型制造方法，如數(shù)控加工，產(chǎn)生的廢料量是最小的，因為快速成型制造只印刷實際需要建立物體的材料。

2.4 定制設(shè)計

快速成型的好處是能夠根據(jù)個人需求開發(fā)定制產(chǎn)品。對于制造商來說，這是非常有利的，因為它為客戶提供了與他們購買的產(chǎn)品相關(guān)的體驗。

2.5 最小化設(shè)計的缺陷

加性制造提供了在大規(guī)模生產(chǎn)之前識別設(shè)計中的缺陷的能力?？梢愿绲刈R別故障風(fēng)險和可用性問題，以避免在制造過程后期可能出現(xiàn)的問題。

3 國內(nèi)3D打印技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及未來趨勢

目前，國內(nèi)一些企業(yè)已經(jīng)開始跟蹤這種先進技術(shù)，提供專業(yè)的快速成型服務(wù)，企業(yè)通過行業(yè)提供高質(zhì)量的快速成型技術(shù)，引領(lǐng)國內(nèi)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。快速模具制造是快速成形技術(shù)的重要方向之一。用快速成型技術(shù)進行快速模具制造是非常有益的。自技術(shù)出現(xiàn)以來，在發(fā)達(dá)國家的制造業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，從而產(chǎn)生了一個新的技術(shù)領(lǐng)域——快速成型。

4 結(jié)束語

在產(chǎn)品設(shè)計和開發(fā)中使用快速原型和逆向工程，的確是一個有利可圖的決策，在制造組織中必須予以鼓勵。在競爭激烈的環(huán)境中，這種工具可以有效地開發(fā)創(chuàng)新產(chǎn)品。