EinScan系列3D扫描仪与 SHINING3D Design 工业设计软件,合力打造更优流程

2022-01-17

       先临三维致力于提供完整自有品牌的“3D扫描-智能设计-3D打印-3D检测”的全流程解决方案,可实现产品设计、试产量产检测等一系列运用。               EinScan系列扫描仪作为“3D扫描”这一环已被大家所熟悉,而为“智能设计”环节所服务的先临自有工业设计软件 SHINING3D Design也具备诸多优点,可为不同行业细分提供相应设计包、满足企业正版化需求等


       今天,让我们借助“3D扫描-智能设计”在逆向设计领域中的具体应用,重点来看看SHINING3D Design 是如何进行智能设计的吧!

逆向工程

具体流程





逆向工程首先要将需要分析的物件进行3D扫描,扫描完成后将数据导入至逆向工程专用的软件,根据需求来还原原始的工程图,并在此基础上分析、进行二次设计。


其中3D扫描是逆向工程中最为关键的一步。本次示范使用EinScan-SP桌面3D扫描仪进行3D扫描,通过SHINING3D Design进行数据处理逆向提取特征三维实体模型还原









为何需要逆向工程

传统产品的开发流程一般为:市场需求、产品开发、完成设计后开模、 验证、量产等。逆向工程(Reverse Engineering)的概念则相反,它是将既有的产品转化为可编辑工程图的技术(一般是在工程图纸缺失或模型与工程图纸差别太大的情况下使用)。逆向工程是分析优秀产品设计的手段之一,主要目的在改善技术、提高生产效率、增强竞争力,在还原的基础上进行二次创新。3D数字化技术则是逆向工程的重要技术基础。


由于3D扫描得到的数据是由大量点云构成(三角网格档 / .stl 格式档案),无法直接成为3D数模,因此需要按照网格数据提取特征将其还原为可编辑工程图。

一、3D扫描

EinScan系列扫描仪

首先将要进行逆向的模型摆在扫描仪转台上,确定扫描过程中物件不晃动,周围无强光且环境光稳定。


1.1新建工程


扫描前需先新建工程,扫描软件会在指定路径生成文件夹,扫描过程中产生的数据均会保存在这个文件夹中。建议建立团队成员都能理解的项目名称,方便日后想把项目找回来时可以快速找到需要的项目数据(格式.prj)。


▲新建工程画面

1.2扫描


点选扫描按钮后,转台将自动旋转一圈同时在指定角度进行扫描(预设为 45度)。扫描得到的数据将会自动进行对位拼接。第一圈完成后,可以改变物体摆放角度(可使用黏土等固定)后接着进行第二圈扫描,扫描软件会自动将两次扫描数据进行拼接。


待物件扫描完成后点选工具列“封装”按钮,将点云数据进行封装。


1.3封装


3D 扫描的原始数据为点云数据,一般的软件无法读取并编辑。点选“非封闭封装" 将数据封装为三角网格面后进入后处理功能页面。

▲封装完成后进入后处理画面

1.4简化


3D扫描数据体量普遍很大,若直接将其导入工程软件处理会非常花时间,且容易卡顿,建议将数据压缩至20MB以下,方便后续操作。点击画面右侧的“简化”按钮,画面左上方跳出简化窗格,拉动拉杆将文件大小减少至 20MB 以下。

▲简化窗格


1.5储存文件


简化完成后点选储存文件,输入路径及需要的文件格式后点选保存,将扫描完成的文件输出。


二、处理数据

SHINING3D Design


2.1网格优化


将扫描数据导入 SHINING3D Design,软件将自动提示是否进行网格优化。


▲网格优化后效果

2.2世界坐标对齐


3D扫描的数据与世界坐标不一定对齐,没有对齐的数据处理起来相当麻烦,若将其直接导入建模软件里,会发生扫描数据飘在立体空间某一处的状况。因此在进行逆向工程时第一步是将扫描物件的座标系与世界坐标进行对齐。

▲世界坐标对齐

使用坐标对齐命令,软件会自动计算出包裹扫描体所需要的最小立方体,利用这个虚拟立方体,可以重新将坐标系定位在这个立方体的面,边或者顶点,以用来将模型摆成需要的位置。

三、还原数模

SHINING3D Design

3.1提取特征


利用自动提取特征的功能进行特征提取。各特征将会以不同的颜色自动区分。

▲自动提取特征

自动提取出包括平面、球体、锥体、圆柱体等特征。

3.2还原三维实体模型

首先整理模型主结构的外观平面,将其余特征隐藏,利用SHINING3D Design“修改曲面” > “相交”功能将多余的边进行切除。

▲将其余特征隐藏

相交选项选择“建立设计体”后,SHINING3D Design会自动计算并生成一个由这些平面组成的实体。请注意平面需要相交成封闭状态否则会出现错误。可以使用“修改曲面”> “延伸”功能将边延伸使其相交。

▲自动计算后的实体

接着打开其他特征。

参照扫描图档将各个特征进行相加(或相减)的布尔运算处理。处理完成后接着进行包括倒角等的细部修整后即完成此样品的逆向还原。

▲逆向还原完成后效果

3.3比对分析

利用偏差分析功能,将逆向还原的数模与3D扫描的数据进行对比。点选“逆向工程” > “偏差分析”,后分别指定工程及扫描数据,即自动对比输出色谱图。绿色代表逆向还原的数模在公差范围内,越往上公差越大。

▲偏差分析

点击工具列上“显示最大及最小偏差”功能,工作画面中自动显示最大及最小偏差的位置及具体数值。点击“偏差分析结果”,跳出偏差分析报告界面。

▲偏差分析结果

目前,逆向工程被广泛地应用到新产品开发和产品改型设计、产品仿制、质量分析检测等领域。先临三维提供的3D数字化技术作为逆向工程的重要基础,结合配套的三维软件SHINING3D Design使用,助力各领域在已有产品的基础上研发设计新产品,缩短开发周期,进而提升生产力水平。


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