三維掃描儀在礦山機械逆向工程中的應用

什么是逆向設計

傳統的產品設計通常是設計工程師憑借自己的產品設計理念構建產品圖紙，或者利用堆模的方式進行外形設計，導致產品設計周期長、難度大，且容易導致開模失敗，具有較大的風險。逆向工程作為一種非常高效的產品設計思路和方法，可以迅速、精確、 方便地獲得實物的三維數據及模型，為產品提供先進的開發、設計及制造的技術支撐。

在沒有產品設計圖紙或者圖紙不全的情況下，逆向設計可按照現有的零件實物原型或模型，利用各種數字化及CAD技術進行重構 ，可以在產品開模前檢驗裝配關系，保證開模成功。它改變了傳統產品設計開發模式，大大降低產品開發的成本和時間周期，提高 產品研發的成功率。

目前，逆向工程在各個領域發揮著重要作用，比如汽車行業、工程機械、航空航天、軍工、軌道交通、白色家電等，大大促進 了國家制造業的發展。

逆向工程的關鍵環節

逆向設計的一般流程是：產品樣件→數據采集→數據處理CAD/CAE/CAM系統→模型重構→生產制造→新產品，其中數據采集、數據處理、模型重構是產品逆向設計的三大關鍵環節。

使用Hyperscan Max智能光學追蹤3D掃描儀，在采集實物模型的表面資料時，采集速度快，可形成“點云”資料，使用方便 ，采集精度高，死角少，且對外界光照無太苛刻的要求。

客戶需求

客戶主要經營礦山機械的開發和生產，現在需要對現有老舊礦山挖斗進行更新優化和創新。礦山挖斗本身較大，長度約3米，主要掃描區域為挖斗前裝配挖齒的部分，最后將挖斗主體與配件挖齒裝配，進行開模加工。

客戶使用傳統卡尺測量建模的方法對挖斗進行逆向建模，經常會遇到諸如測量速度慢、曲面測量不準確、無法對復雜曲面進行 測量等問題，建模很大程度取決于工程師的感覺，不可能做到1:1還原。客戶希望通過三維測量，解決建模精準度和建模規范化的 問題。

實際解決方案

1.前期準備

Hyperscan Max+Siemens NX

【適用領域】：質量檢測與控制、逆向設計、數字展示、汽車制造、模具制造、航空航天、重工機械、醫療健康、3D打印、教 育科研、VR·AR等；

【產品特點】：自動光學跟蹤、無需粘貼目標反射標記點、尤其適合汽車、重工機械零配件、鑄件等大工件快速高效掃描攜帶 方便，手持任意掃描，隨身攜帶，重量小于1kg；

【掃描快速】：最高可達1,340,000次/秒；

【適應性強】：針對大型工件特征等凹槽較多現象，可在狹窄的空間掃描，對工作環境無要求。

2.挖斗及配件掃描

挖斗及配件掃描，耗時1小時完成

3.挖斗建模

挖斗逆向建模，耗時7小時完成

4.大牙建模

配件大牙逆向建模，耗時半小時建模完成

5.護牙建模

配件護牙，耗時半小時建模完成

6.虛擬裝配修模

虛擬裝配修模，耗時8小時完成

總結

本次逆向設計的三維數據采集總共耗時17小時，其中掃描過程（挖斗主體+配件）耗時1小時，逆向建模三個零部件耗時8小時， 虛擬裝配修模耗時8小時，與傳統手繪建模相比大大降低開模時間和失敗風險，解決了設計周期長的問題。