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EinScan系列3D掃描儀與SHINING3D Design工業設計軟件,合力打造更優流程

應用案例

2022.01.17

       先臨三維致力于(yu)提供完整自有品牌的(de)“3D掃描-智能設計-3D打印-3D檢測”的全流程解決(jue)方(fang)案(an),可實現產品(pin)設(she)計、試產量產檢測等一(yi)系列運用。        

       EinScan系列(lie)掃描儀作為(wei)“3D掃描”這一(yi)環(huan)已被大家所(suo)熟悉,而為(wei)“智能設計(ji)”環(huan)節所(suo)服務(wu)的先臨自(zi)有工(gong)業(ye)設計軟件 SHINING3D Design也(ye)具備諸多優點,可為不同(tong)行(xing)業(ye)(ye)細(xi)分提供(gong)相應設計(ji)包、滿(man)足企(qi)業(ye)(ye)正版化需求等(deng)

       今天,讓(rang)我們借助“3D掃(sao)描-智能設計”在(zai)逆向(xiang)設(she)計領域中的具體(ti)應用,重點來(lai)看(kan)看(kan)SHINING3D Design 是如(ru)何進行智能設計的吧!

逆向工程

具體流(liu)程





逆(ni)向(xiang)工程首先要將需(xu)要分析(xi)的物件(jian)進行3D掃描,掃描完成后(hou)將數(shu)據導入至(zhi)逆(ni)向(xiang)工程專用的軟件(jian),根據需(xu)求(qiu)來還原原始的工程圖,并(bing)在(zai)此基礎上分析(xi)、進行二(er)次設計。

其(qi)中(zhong)3D掃(sao)描是(shi)逆(ni)向(xiang)工程中(zhong)最為關鍵的一步。本次示(shi)范使用EinScan-SP桌面3D掃描(miao)儀進行(xing)3D掃(sao)描,通(tong)過(guo)SHINING3D Design進行數據處理逆向提取特征三維實(shi)體模型還原(yuan)









為何需要逆向工程

傳統產(chan)品的開發流程一(yi)般為(wei):市場需求、產(chan)品開發、完(wan)成設計后(hou)開模、 驗證、量(liang)產(chan)等。逆向工程(Reverse Engineering)的(de)概念則相反,它是將既(ji)有的產品轉化為可編(bian)輯工程圖的技(ji)術(shu)(一般(ban)是在工程圖(tu)紙缺(que)失或模(mo)型與工程圖(tu)紙差別太大的情況(kuang)下使用)。逆(ni)向工程是分析優秀產(chan)品設計(ji)的手段(duan)之一,主要目的在(zai)改(gai)善技術(shu)、提高生產(chan)效率、增強競爭力,在(zai)還原(yuan)的基礎上(shang)進行二次創(chuang)新。3D數字化技術則(ze)是(shi)逆向工程的重要(yao)技術基礎。

由于3D掃描得(de)到的(de)數據(ju)是由大(da)量點(dian)云構成(三(san)角網(wang)格檔 / .stl 格式檔案),無法直(zhi)接成為3D數模,因此需要(yao)按(an)照網(wang)格數據(ju)提(ti)取特征(zheng)將其還原(yuan)為可編輯工程(cheng)圖。

一(yi)、3D掃描

EinScan系列掃描儀

首先將要進行逆向的(de)模型擺在掃描(miao)儀轉(zhuan)臺上,確定掃描(miao)過程中物件不晃動(dong),周(zhou)圍無強光(guang)且環(huan)境光(guang)穩定。

1.1新建工程(cheng)

掃描(miao)前需(xu)先新建工程(cheng),掃描(miao)軟件(jian)會在指定(ding)路徑生成(cheng)文(wen)件(jian)夾,掃描(miao)過程(cheng)中(zhong)產生的(de)數(shu)據(ju)均會保存(cun)在這個(ge)文(wen)件(jian)夾中(zhong)。建議(yi)建立團(tuan)隊成(cheng)員(yuan)都能(neng)理解的(de)項目(mu)名稱,方便日(ri)后想把項目(mu)找回來時可以快速找到需(xu)要的(de)項目(mu)數(shu)據(ju)(格式.prj)。

▲新建工程(cheng)畫面

1.2掃描

點選(xuan)掃(sao)描按鈕后,轉(zhuan)臺將自(zi)動旋轉(zhuan)一(yi)圈同時在指(zhi)定角度(du)進(jin)行(xing)掃(sao)描(預設為 45度(du))。掃(sao)描得到的數據將會自(zi)動進(jin)行(xing)對位拼(pin)接(jie)。第(di)一(yi)圈完(wan)成后,可(ke)以改(gai)變物體擺放角度(可(ke)使用黏土等固(gu)定)后接(jie)著進行第二圈掃(sao)描,掃(sao)(sao)描(miao)軟件會自(zi)動將兩次掃(sao)(sao)描(miao)數據進(jin)行拼接。

待物(wu)件掃描完成后點(dian)選(xuan)工具列(lie)“封(feng)裝”按(an)鈕,將點(dian)云數據進行封裝。

1.3封裝(zhuang)

3D 掃描的(de)原始數(shu)據(ju)(ju)為點云數(shu)據(ju)(ju),一般的(de)軟件無法讀取(qu)并編輯。點選“非封(feng)閉封(feng)裝(zhuang)" 將(jiang)數據封裝為三角網(wang)格面(mian)后進入后處(chu)理功能頁(ye)面(mian)。

▲封裝完(wan)成后(hou)(hou)進入后(hou)(hou)處(chu)理畫面

1.4簡化

3D掃描數(shu)(shu)據(ju)體量普(pu)遍(bian)很大,若直接將其導入工程軟件處理會非常花(hua)時間,且容易卡頓,建(jian)議將數(shu)(shu)據(ju)壓縮至20MB以(yi)下,方便(bian)后續操作。點擊(ji)畫面右側的“簡化(hua)”按鈕(niu),畫面左上方跳出簡化窗格(ge),拉動拉桿(gan)將文件(jian)大小減少至 20MB 以下。

▲簡化窗格

1.5儲存文件

簡化完(wan)成(cheng)后(hou)點選儲存文(wen)(wen)件,輸入路(lu)徑(jing)及(ji)需要的(de)(de)文(wen)(wen)件格式后(hou)點選保存,將(jiang)掃(sao)描(miao)完(wan)成(cheng)的(de)(de)文(wen)(wen)件輸出。

二、處(chu)理(li)數(shu)據

SHINING3D Design

2.1網格優化

將(jiang)掃描(miao)數據導入 SHINING3D Design,軟件將(jiang)自動提示是否進行網格優(you)化。

▲網格優(you)化后效果

2.2世界坐標對(dui)齊

3D掃(sao)描(miao)的數據與世(shi)界坐標不一定對(dui)齊(qi)(qi),沒有對(dui)齊(qi)(qi)的數據處理起來相當(dang)麻煩,若將(jiang)其直(zhi)接(jie)導入建模軟(ruan)件里(li),會(hui)發生掃(sao)描(miao)數據飄在立體空間某一處的狀況(kuang)。因(yin)此在進行逆(ni)向工程時第一步是將(jiang)掃(sao)描(miao)物件的座標系與世(shi)界坐標進行對(dui)齊(qi)(qi)。

▲世界坐標對齊

使用(yong)坐標(biao)對(dui)齊(qi)命令,軟件會(hui)自動計算出包裹掃描體所(suo)需要的最小立(li)(li)方體,利用這個虛擬立(li)(li)方體,可以重新將坐標系定位在這個立(li)(li)方體的面,邊或者頂點(dian),以用來(lai)將模型擺成需要的位置。

三、還原數模

SHINING3D Design

3.1提取特(te)征

利用(yong)自動(dong)提取特征(zheng)(zheng)的(de)功能進行特征(zheng)(zheng)提取。各特征(zheng)(zheng)將會以不(bu)同的(de)顏色自動(dong)區(qu)分。

▲自動提(ti)取特征

自動(dong)提取出包括平面(mian)、球體(ti)、錐體(ti)、圓(yuan)柱體(ti)等特征(zheng)。

3.2還原(yuan)三維實體(ti)模型

首先整理模型主(zhu)結構(gou)的外觀平面,將(jiang)其(qi)余特征隱(yin)藏,利用SHINING3D Design“修改曲面(mian)” > “相交(jiao)”功能將(jiang)多(duo)余(yu)的邊進行切(qie)除。

▲將其余特征(zheng)隱藏

相(xiang)交(jiao)選項選擇(ze)“建立設計體”后(hou),SHINING3D Design會(hui)自動計算并生(sheng)成一個由這些平(ping)(ping)面組成的(de)實體。請注意平(ping)(ping)面需要(yao)相交成封閉狀(zhuang)態(tai)否(fou)則會(hui)出現錯誤(wu)。可以使用“修改曲面”> “延(yan)伸(shen)”功(gong)能將邊延伸使其相交。

▲自動(dong)計(ji)算后的實體

接著打開其他特(te)征。

參(can)照掃描(miao)圖檔將各(ge)個特征進行相加(或相減)的布爾運算(suan)處(chu)(chu)理。處(chu)(chu)理完成后接著進行包括倒角等(deng)的細部修(xiu)整(zheng)后即完成此樣品(pin)的逆向還原。

▲逆向還原完成(cheng)后效(xiao)果

3.3比對(dui)分析(xi)

利用偏差分析功能,將逆(ni)向還原(yuan)的(de)數(shu)模與(yu)3D掃描的(de)數(shu)據進行對比(bi)。點選“逆向工程” > “偏差分析”,后分別指定工程及(ji)掃描數據(ju),即自動對比輸出色譜圖。綠(lv)色代表逆向還原的數模在公(gong)差范圍內,越(yue)往上公(gong)差越(yue)大。

▲偏差分析

點擊工具列上“顯示最(zui)大及最(zui)小偏差”功能(neng),工(gong)作畫面(mian)中自動(dong)顯示最大(da)及最小(xiao)偏差的位置及具體數值。點(dian)擊“偏差分析(xi)結果(guo)”,跳出(chu)偏差分析報(bao)告界面。

▲偏差分(fen)析結果

目前,逆(ni)向工(gong)程被(bei)廣(guang)泛地應(ying)用到新產(chan)品(pin)開發和產(chan)品(pin)改型(xing)設計、產(chan)品(pin)仿制、質量(liang)分析檢測(ce)等領(ling)域。先(xian)臨三維(wei)提供的(de)3D數字化技術作為逆向(xiang)工程的重要基礎,結合配套的三維軟(ruan)件(jian)SHINING3D Design使用(yong),助(zhu)力各(ge)領域在(zai)已有產(chan)品的基礎上(shang)研發設計新產(chan)品,縮短開發周(zhou)期,進而提升(sheng)生產(chan)力水平。


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