逆向工程及快速成型的現狀及發展趨勢

（西安工程大學服裝與藝術設計學院，西安 710048）

三維光學掃描儀的基本應用是快速成型，這種技術允許創建現有對象的特定文檔，而不用技術、工業或圖形軟件對其進行建模。

逆向工程是指在生產過程中，3D掃描儀能夠通過3D掃描構建元素，它生成完整的數據來創建對象的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據。

1 神奇的3D掃描技術

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，它利用激光線數字化地捕捉物理物體的形狀。3D激光掃描儀從物體表面產生數據的“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字三維表示的方法。

1.2 三維掃描的過程

三維激光掃描數據采集：三維激光掃描過程將被激光掃描的物體放置在數字化儀的床上。專用軟件驅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地記錄激光線沿物體掃描時三維（XYZ）的變化距離和形狀。

結果數據：當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為數百萬個被稱為“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）。

模型選擇取決于應用：在創建巨型點云數據文件之后，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字數據的最快、最準確、自動化的方法。再次，使用專門的軟件，點云數據被用來創建一個三維CAD模型的部分幾何形狀。CAD模型能夠實現被掃描對象的精確再現，或者可以在CAD模型中修改對象以糾正缺陷。

2 使用快速原型技術進行產品設計和開發的5個主要好處

2.1 實現設計理念

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

2.2 即時加入變化

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

2.3 節約時間和成本

通過附加制造，可以消除開發模具、圖案和特殊工具所需的成本和時間。與傳統的原型制造方法，如數控加工，產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 定制設計

快速成型的好處是能夠根據個人需求開發定制產品。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品相關的體驗。

2.5 最小化設計的缺陷

加性制造提供了在大規模生產之前識別設計中的缺陷的能力。可以更早地識別故障風險和可用性問題，以避免在制造過程后期可能出現的問題。

3 國內3D打印技術發展現狀及未來趨勢

目前，國內一些企業已經開始跟蹤這種先進技術，提供專業的快速成型服務，企業通過行業提供高質量的快速成型技術，引領國內產業快速發展。快速模具制造是快速成形技術的重要方向之一。用快速成型技術進行快速模具制造是非常有益的。自技術出現以來，在發達國家的制造業中得到了廣泛的應用，從而產生了一個新的技術領域——快速成型。

4 結束語

在產品設計和開發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。在競爭激烈的環境中，這種工具可以有效地開發創新產品。