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EinScan三維掃描儀+SHINING3D Design,合力打造更優(yōu)流程
2022.01.17
先臨三維致力于提供完整自有品牌的“3D掃描-智能設計-3D打印-3D檢測”的全流程解決方案,可實現(xiàn)產品設計、試產量產檢測等一系列運用。
EinScan系列三維掃描儀已被大家所熟悉,而為“智能設計”環(huán)節(jié)所服務的先臨自有工業(yè)設計軟件SHINING3D Design也具備諸多優(yōu)點,可為不同行業(yè)細分提供相應設計包、滿足企業(yè)正版化需求等。
今天,讓我們借助“3D掃描-智能設計”在逆向設計領域中的具體應用,重點來看看SHINING3D Design是如何進行智能設計的吧!
逆向工程具體流程
逆向工程首先要將需要分析的物件進行3D掃描,掃描完成后將數(shù)據(jù)導入至逆向工程專用的軟件,根據(jù)需求來還原原始的工程圖,并在此基礎上分析、進行二次設計。
其中,3D掃描是逆向工程中最為關鍵的一步。本次示范使用EinScan-SP桌面三維掃描儀進行3D掃描,通過SHINING3D Design進行數(shù)據(jù)處理和逆向提取特征及三維實體模型還原。

為何需要逆向工程
傳統(tǒng)產品的開發(fā)流程一般為:市場需求、產品開發(fā)、完成設計后開模、 驗證、量產等。逆向工程(Reverse Engineering)的概念則相反,它是將既有的產品轉化為可編輯工程圖的技術(一般是在工程圖紙缺失或模型與工程圖紙差別太大的情況下使用)。
逆向工程是分析優(yōu)秀產品設計的手段之一,主要目的在改善技術、提高生產效率、增強競爭力,在還原的基礎上進行二次創(chuàng)新。
3D數(shù)字化技術則是逆向工程的重要技術基礎。
由于3D掃描得到的數(shù)據(jù)是由大量點云構成,無法直接成為3D數(shù)模,因此,需要按照網(wǎng)格數(shù)據(jù)提取特征,將其還原為可編輯工程圖。
一、3D掃描:EinScan系列三維掃描儀
首先,將要進行逆向的模型擺在掃描儀轉臺上,確定掃描過程中物件不晃動,周圍無強光且環(huán)境光穩(wěn)定。
1.1、新建工程
掃描前,需先新建工程,掃描軟件會在指定路徑生成文件夾,掃描過程中產生的數(shù)據(jù),均會保存在這個文件夾中。
建議建立團隊成員都能理解的項目名稱,方便日后想把項目找回來時,可以快速找到需要的項目數(shù)據(jù)(格式.prj)。

新建工程畫面
1.2、掃描
點選掃描按鈕后,轉臺將自動旋轉一圈,同時,在指定角度進行掃描(預設為45度)。
掃描得到的數(shù)據(jù),將會自動進行對位拼接。
第一圈完成后,可以改變物體擺放角度(可使用黏土等固定)后接著進行第二圈掃描,掃描軟件會自動將兩次掃描數(shù)據(jù)進行拼接。
待物件掃描完成后點選工具列“封裝”按鈕,將點云數(shù)據(jù)進行封裝。
1.3、封裝
3D掃描的原始數(shù)據(jù)為點云數(shù)據(jù),一般的軟件,無法讀取并編輯。點選“非封閉封裝",將數(shù)據(jù)封裝為三角網(wǎng)格面后,進入后處理功能頁面。

封裝完成后進入后處理畫面
1.4、簡化
3D掃描數(shù)據(jù)體量普遍很大,若直接將其導入工程軟件處理,會非常花時間,且容易卡頓,建議將數(shù)據(jù)壓縮至20MB以下,方便后續(xù)操作。
點擊畫面右側的“簡化”按鈕,畫面左上方跳出簡化窗格,拉動拉桿,將文件大小減少至20MB以下。

簡化窗格
1.5、儲存文件
簡化完成后,點選儲存文件,輸入路徑及需要的文件格式后,點選保存,將掃描完成的文件輸出。
二、處理數(shù)據(jù):SHINING3D Design
2.1、網(wǎng)格優(yōu)化
將掃描數(shù)據(jù)導入SHINING3D Design,軟件將自動提示是否進行網(wǎng)格優(yōu)化。

網(wǎng)格優(yōu)化后效果
2.2、世界坐標對齊
3D掃描的數(shù)據(jù)與世界坐標不一定對齊,沒有對齊的數(shù)據(jù)處理起來相當麻煩,若將其直接導入建模軟件里,會發(fā)生掃描數(shù)據(jù)飄在立體空間某一處的狀況。
因此,在進行逆向工程時,第一步是將掃描物件的座標系與世界坐標進行對齊。


世界坐標對齊
使用坐標對齊命令,軟件會自動計算出包裹掃描體所需要的最小立方體,利用這個虛擬立方體,可以重新將坐標系定位在這個立方體的面、邊或者頂點,以用來將模型擺成需要的位置。
三、還原數(shù)模
SHINING3D Design
3.1、提取特征
利用自動提取特征的功能進行特征提取。各特征將會以不同的顏色自動區(qū)分。


自動提取特征
自動提取出包括平面、球體、錐體、圓柱體等特征。
3.2、還原三維實體模型
首先,整理模型主結構的外觀平面,將其余特征隱藏,利用SHINING3D Design“修改曲面” > “相交”功能,將多余的邊進行切除。

將其余特征隱藏
相交選項選擇“建立設計體”后,SHINING3D Design會自動計算并生成一個由這些平面組成的實體。
請注意,平面需要相交成封閉狀態(tài),否則會出現(xiàn)錯誤。可以使用“修改曲面”> “延伸”功能,將邊延伸使其相交。

自動計算后的實體
接著,打開其他特征。

參照掃描圖檔,將各個特征進行相加(或相減)的布爾運算處理。處理完成后,接著進行包括倒角等的細部修整后,即完成此樣品的逆向還原。

逆向還原完成后效果
3.3、比對分析
利用偏差分析功能,將逆向還原的數(shù)模與3D掃描的數(shù)據(jù)進行對比。
點選“逆向工程” > “偏差分析”,分別指定工程及掃描數(shù)據(jù),即自動對比輸出色譜圖。
綠色代表逆向還原的數(shù)模在公差范圍內,越往上公差越大。

偏差分析
點擊工具列上“顯示最大及最小偏差”功能,工作畫面中自動顯示最大及最小偏差的位置及具體數(shù)值。
點擊“偏差分析結果”,跳出偏差分析報告界面。

偏差分析結果
目前,逆向工程被廣泛地應用到新產品開發(fā)和產品改型設計、產品仿制、質量分析檢測等領域。
先臨三維3D數(shù)字化技術作為逆向工程的重要基礎,結合配套的三維軟件SHINING3D Design使用,助力各領域在已有產品的基礎上研發(fā)設計新產品,縮短開發(fā)周期,進而提升生產力水平。