（西安工程大學(xué)服裝與藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院，西安 710048）

三維光學(xué)掃描儀的基本應(yīng)用是快速成型，這種技術(shù)允許創(chuàng)建現(xiàn)有對象的特定文檔，而不用技術(shù)、工業(yè)或圖形軟件對其進(jìn)行建模。

逆向工程是指在生產(chǎn)過程中，3D掃描儀能夠通過3D掃描構(gòu)建元素，它生成完整的數(shù)據(jù)來創(chuàng)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(shù)據(jù)。

1 神奇的3D掃描技術(shù)

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(shù)，它利用激光線數(shù)字化地捕捉物理物體的形狀。3D激光掃描儀從物體表面產(chǎn)生數(shù)據(jù)的“點(diǎn)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(jì)算機(jī)世界中作為數(shù)字三維表示的方法。

1.2 三維掃描的過程

三維激光掃描數(shù)據(jù)采集：三維激光掃描過程將被激光掃描的物體放置在數(shù)字化儀的床上。專用軟件驅(qū)動(dòng)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(shí)兩個(gè)傳感器照相機(jī)連續(xù)地記錄激光線沿物體掃描時(shí)三維（XYZ）的變化距離和形狀。

結(jié)果數(shù)據(jù)：當(dāng)激光移動(dòng)捕捉物體的整個(gè)表面形狀時(shí)，物體的形狀在電腦顯示器上表現(xiàn)為數(shù)百萬個(gè)被稱為“點(diǎn)云”的點(diǎn)。這個(gè)過程非?？?，每秒收集到750，000個(gè)點(diǎn)，非常精確（±0005）。

模型選擇取決于應(yīng)用：在創(chuàng)建巨型點(diǎn)云數(shù)據(jù)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(yīng)用的各種軟件包進(jìn)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(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的最快、最準(zhǔn)確、自動(dòng)化的方法。再次，使用專門的軟件，點(diǎn)云數(shù)據(jù)被用來創(chuàng)建一個(gè)三維CAD模型的部分幾何形狀。CAD模型能夠?qū)崿F(xiàn)被掃描對象的精確再現(xiàn)，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(shù)進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開發(fā)的5個(gè)主要好處

2.1 實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)理念

快速成型允許設(shè)計(jì)者在虛擬可視化之外實(shí)現(xiàn)他們的概念。這有助于設(shè)計(jì)師在完成設(shè)計(jì)之前，將他們的想法發(fā)揚(yáng)光大，并在設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)。

2.2 即時(shí)加入變化

在完成設(shè)計(jì)之前，需要進(jìn)行多次迭代。隨著每一個(gè)迭代過程，設(shè)計(jì)進(jìn)一步改進(jìn)，為設(shè)計(jì)者和最終消費(fèi)者建立信心。

2.3 節(jié)約時(shí)間和成本

通過附加制造，可以消除開發(fā)模具、圖案和特殊工具所需的成本和時(shí)間。與傳統(tǒng)的原型制造方法，如數(shù)控加工，產(chǎn)生的廢料量是最小的，因?yàn)榭焖俪尚椭圃熘挥∷?shí)際需要建立物體的材料。

2.4 定制設(shè)計(jì)

快速成型的好處是能夠根據(jù)個(gè)人需求開發(fā)定制產(chǎn)品。對于制造商來說，這是非常有利的，因?yàn)樗鼮榭蛻籼峁┝伺c他們購買的產(chǎn)品相關(guān)的體驗(yàn)。

2.5 最小化設(shè)計(jì)的缺陷

加性制造提供了在大規(guī)模生產(chǎn)之前識別設(shè)計(jì)中的缺陷的能力?？梢愿绲刈R別故障風(fēng)險(xiǎn)和可用性問題，以避免在制造過程后期可能出現(xiàn)的問題。

3 國內(nèi)3D打印技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及未來趨勢

目前，國內(nèi)一些企業(yè)已經(jīng)開始跟蹤這種先進(jìn)技術(shù)，提供專業(yè)的快速成型服務(wù)，企業(yè)通過行業(yè)提供高質(zhì)量的快速成型技術(shù)，引領(lǐng)國內(nèi)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。快速模具制造是快速成形技術(shù)的重要方向之一。用快速成型技術(shù)進(jìn)行快速模具制造是非常有益的。自技術(shù)出現(xiàn)以來，在發(fā)達(dá)國家的制造業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，從而產(chǎn)生了一個(gè)新的技術(shù)領(lǐng)域——快速成型。

4 結(jié)束語

在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開發(fā)中使用快速原型和逆向工程，的確是一個(gè)有利可圖的決策，在制造組織中必須予以鼓勵(lì)。在競爭激烈的環(huán)境中，這種工具可以有效地開發(fā)創(chuàng)新產(chǎn)品。