EinScan三維掃描儀+SHINING3D Design，合力打造更優(yōu)流程

先臨課堂

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(shè)計(jì)-3D打印-3D檢測(cè)”的全流程解決方案，可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、試產(chǎn)量產(chǎn)檢測(cè)等一系列運(yùn)用。

EinScan系列三維掃描儀已被大家所熟悉，而為“智能設(shè)計(jì)”環(huán)節(jié)所服務(wù)的先臨自有工業(yè)設(shè)計(jì)軟件SHINING3D Design也具備諸多優(yōu)點(diǎn)，可為不同行業(yè)細(xì)分提供相應(yīng)設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)”在逆向設(shè)計(jì)領(lǐng)域中的具體應(yīng)用，重點(diǎn)來看看SHINING3D Design是如何進(jìn)行智能設(shè)計(jì)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(jìn)行3D掃描，掃描完成后將數(shù)據(jù)導(dǎo)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(chǔ)上分析、進(jìn)行二次設(shè)計(jì)。

其中，3D掃描是逆向工程中最為關(guān)鍵的一步。本次示范使用EinScan-SP桌面三維掃描儀進(jìn)行3D掃描，通過SHINING3D Design進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和逆向提取特征及三維實(shí)體模型還原。

通過SHINING3D Design進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和逆向提取特征及三維實(shí)體模型還原

為何需要逆向工程
傳統(tǒng)產(chǎn)品的開發(fā)流程一般為：市場(chǎng)需求、產(chǎn)品開發(fā)、完成設(shè)計(jì)后開模、驗(yàn)證、量產(chǎn)等。逆向工程（Reverse Engineering）的概念則相反，它是將既有的產(chǎn)品轉(zhuǎn)化為可編輯工程圖的技術(shù)（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(chǎn)品設(shè)計(jì)的手段之一，主要目的在改善技術(shù)、提高生產(chǎn)效率、增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力，在還原的基礎(chǔ)上進(jìn)行二次創(chuàng)新。
3D數(shù)字化技術(shù)則是逆向工程的重要技術(shù)基礎(chǔ)。
由于3D掃描得到的數(shù)據(jù)是由大量點(diǎn)云構(gòu)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(jìn)行逆向的模型擺在掃描儀轉(zhuǎn)臺(tái)上，確定掃描過程中物件不晃動(dòng)，周圍無強(qiáng)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(huì)在指定路徑生成文件夾，掃描過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，均會(huì)保存在這個(gè)文件夾中。

建議建立團(tuán)隊(duì)成員都能理解的項(xiàng)目名稱，方便日后想把項(xiàng)目找回來時(shí)，可以快速找到需要的項(xiàng)目數(shù)據(jù)（格式.prj）。

新建工程

新建工程畫面

1.2、掃描

點(diǎn)選掃描按鈕后，轉(zhuǎn)臺(tái)將自動(dòng)旋轉(zhuǎn)一圈，同時(shí)，在指定角度進(jìn)行掃描（預(yù)設(shè)為45度）。

掃描得到的數(shù)據(jù)，將會(huì)自動(dòng)進(jìn)行對(duì)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(jìn)行第二圈掃描，掃描軟件會(huì)自動(dòng)將兩次掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接。

待物件掃描完成后點(diǎn)選工具列“封裝”按鈕，將點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝。

1.3、封裝

3D掃描的原始數(shù)據(jù)為點(diǎn)云數(shù)據(jù)，一般的軟件，無法讀取并編輯。點(diǎn)選“非封閉封裝"，將數(shù)據(jù)封裝為三角網(wǎng)格面后，進(jìn)入后處理功能頁面。

封裝完成后進(jìn)入后處理畫面

1.4、簡(jiǎn)化

3D掃描數(shù)據(jù)體量普遍很大，若直接將其導(dǎo)入工程軟件處理，會(huì)非?；〞r(shí)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(diǎn)擊畫面右側(cè)的“簡(jiǎn)化”按鈕，畫面左上方跳出簡(jiǎn)化窗格，拉動(dòng)拉桿，將文件大小減少至20MB以下。

簡(jiǎn)化窗格

1.5、儲(chǔ)存文件

簡(jiǎn)化完成后，點(diǎn)選儲(chǔ)存文件，輸入路徑及需要的文件格式后，點(diǎn)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(dǎo)入SHINING3D Design，軟件將自動(dòng)提示是否進(jìn)行網(wǎng)格優(yōu)化。

網(wǎng)格優(yōu)化后效果

2.2、世界坐標(biāo)對(duì)齊

3D掃描的數(shù)據(jù)與世界坐標(biāo)不一定對(duì)齊，沒有對(duì)齊的數(shù)據(jù)處理起來相當(dāng)麻煩，若將其直接導(dǎo)入建模軟件里，會(huì)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(jìn)行逆向工程時(shí)，第一步是將掃描物件的座標(biāo)系與世界坐標(biāo)進(jìn)行對(duì)齊。

世界坐標(biāo)對(duì)齊

使用坐標(biāo)對(duì)齊命令，軟件會(huì)自動(dòng)計(jì)算出包裹掃描體所需要的最小立方體，利用這個(gè)虛擬立方體，可以重新將坐標(biāo)系定位在這個(gè)立方體的面、邊或者頂點(diǎn)，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(dòng)提取特征的功能進(jìn)行特征提取。各特征將會(huì)以不同的顏色自動(dòng)區(qū)分。

自動(dòng)提取特征

自動(dòng)提取出包括平面、球體、錐體、圓柱體等特征。

3.2、還原三維實(shí)體模型

首先，整理模型主結(jié)構(gòu)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(jìn)行切除。

將其余特征隱藏

相交選項(xiàng)選擇“建立設(shè)計(jì)體”后，SHINING3D Design會(huì)自動(dòng)計(jì)算并生成一個(gè)由這些平面組成的實(shí)體。

請(qǐng)注意，平面需要相交成封閉狀態(tài)，否則會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤?？梢允褂?/span>“修改曲面”> “延伸”功能，將邊延伸使其相交。

自動(dòng)計(jì)算后的實(shí)體

接著，打開其他特征。

打開其他特征

參照掃描圖檔，將各個(gè)特征進(jìn)行相加（或相減）的布爾運(yùn)算處理。處理完成后，接著進(jìn)行包括倒角等的細(xì)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(duì)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(jìn)行對(duì)比。

點(diǎn)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(dòng)對(duì)比輸出色譜圖。

綠色代表逆向還原的數(shù)模在公差范圍內(nèi)，越往上公差越大。

偏差分析

點(diǎn)擊工具列上“顯示最大及最小偏差”功能，工作畫面中自動(dòng)顯示最大及最小偏差的位置及具體數(shù)值。

點(diǎn)擊“偏差分析結(jié)果”，跳出偏差分析報(bào)告界面。

偏差分析結(jié)果

目前，逆向工程被廣泛地應(yīng)用到新產(chǎn)品開發(fā)和產(chǎn)品改型設(shè)計(jì)、產(chǎn)品仿制、質(zhì)量分析檢測(cè)等領(lǐng)域。

先臨三維3D數(shù)字化技術(shù)作為逆向工程的重要基礎(chǔ)，結(jié)合配套的三維軟件SHINING3D Design使用，助力各領(lǐng)域在已有產(chǎn)品的基礎(chǔ)上研發(fā)設(shè)計(jì)新產(chǎn)品，縮短開發(fā)周期，進(jìn)而提升生產(chǎn)力水平。