現如今,三維掃描儀對于3D數字化行業已經不再陌生,僅十年的高速發展,三維掃描技術已經非常成熟。根據其應用場景逐漸将市場細分為大場景三維掃描儀,如遺址、水利工程建築、大型洞穴或山峰等的掃描;穿透性三維掃描儀如CT掃描,射線可以在一定範圍内穿透物體獲取内外部的三維數據模型;以及手持式的激光三維掃描儀,可以以較高的精度獲取物體三維尺寸數據,同時因其便攜、多元應用場景的特點,在車輛制造,航空、船舶、軌道交通,新能源風機制造等都有越來越廣泛和深入的應用。随着中國互聯網技術的發展和國家對文化産業的重視,三維掃描儀和3D數字化軟件的結合也在文博文創領域獲得更多關注和應用。
CT數據呈現 大場景掃描儀數據呈現 手持3D激光掃描儀數據呈現
在工業制造應用中,手持式三維掃描儀的兩大主要應用為質量控制和逆向工程。選擇采購手持式三維掃描儀的用戶也多為實現這兩個應用目标。相比傳統的檢測和設計方式,三維掃描技術提供了更加快捷、高效的用戶體驗。
首先說質量控制。質量控制主要是檢測被測物體的輪廓及型面,尤其适用于曲面多,不規則的被測件。傳統的測量方式為人工拉皮尺或卡尺測,遇到異形工件就無法保證尺寸精度并且及其耗時費力,利用三維掃描儀就可以快速準确的采集異形件輪廓尺寸數據。工作方式為使用三維掃描儀對工件進行全方位掃描,由于是手持式的,工件不用移動或擺放至特定位置,也不需要為工件布置高标準的實驗室環境,隻要人來移動操作掃描就可以;現有的工業級手持三維掃描儀幾乎都有針對狹小空間和縫隙的掃描技術,所以在短時時間内就可以采集到完整的尺寸數據,就如快速刷牆一般,傻瓜式的操作方式對操作人員的技術要求也沒那麼高,這也在一定程度上為用戶節約了人工成本并提高了效率。
在獲得完整的三維數據後,就可以進行檢測。将采集的數據與原始的CAD模型輸入檢測軟件,即可自動比對。軟件會将差異通過不同顔色顯示,方便快速觀察,同時可以顯示出差異值,為技術人員提供精準的誤差參考和修改依據。
汽車左後葉子闆三維檢測質量雲圖
在工業制造過程中,需要檢測的工件大小不一,常常遇到諸如汽車發動機,汽車整車,礦山機械,等形态尺寸各異的部件。手持式三維掃描儀的技術原理,決定其在掃描更大物體時,空間精度的誤差會随着掃描範圍的擴大而逐步累積,使得整體空間精度丢失,此時,就要結合輔助測量設備如大空間攝影測量系統,通過拍照定位,輔助三維掃描減少系統累計誤差,從而實現大型部件的高精度3D數據采集。
使用德特克攝影測量系統為快艇拍照定位
其次是逆向工程。逆向設計顧名思義,與正向設計線路相反,從實物出發,通過三維掃描儀采集實物三維模型并将之轉化成可編輯的數據,以此數據為基礎可進行修改完善甚至重構其造型。傳統的正向設計是一個以概念為起點,經過CAD設計建模,到依照模型加工成實物的過程。簡單的正向設計并不難實現和修改,複雜造型的設計難度系數直線上升,主要是需要考慮的因素多,成本高,周期長,從研發到批量生産的實現難度高,畢竟,設計一個杯子和設計一輛汽車,所考慮的因素和投入是不能相提并論的。
在複雜的工業設計中,一個局部的設計和修改都可能會導緻重頭再來,甚至影響一整個研發生産鍊條。在這個過程中,就可以考慮使用逆向設計和正向設計結合的方式來加快設計速度。正向設計與逆向設計的主要區别是,正向設計是從零開始,将idea變成實物,而逆向設計則需要有型的實物為參照才能獲得模型基礎。在工業設計過程中,正逆向設計相結合,可以大大提高設計的效率,降低試錯成本。
逆向設計過程示意圖
綜上所述,三維掃描儀技術為工業制造商帶來的利好顯而易見,在激烈的市場競争中,優先采用先進高效的技術手段為産品制造保駕護航的企業将更具競争力。在當今時代,中國制造正在向中國質造進化,為用戶提供高品質的産品和服務,打造品牌口碑,也是企業可持續發展的根本動力。
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