【3D打印實戰(zhàn)教程】汽車離合器殼體的三維掃描及逆向建模
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3D打印離不開3D數(shù)據模型，簡而言之就是3D打印需通過在電腦端建模，生成模型數(shù)據，再將這些數(shù)據發(fā)到3D打印機中，3D打印機根據這些數(shù)據打印出模型。3D數(shù)模通常都是由設計人員通過三維設計軟件建模設計生成，也就是CAD建模，這是一個正向設計的過程；還有一種數(shù)模是逆向工程的方式獲取。為了讓大家對逆向工程有一個清晰地概念，今天小編請我們的工程師編寫了一個逆向工程的3D打印教程。來，我們一起去學學！
逆向工程（又名反向工程，Reverse Engineering-RE）是對產品設計過程的一種描述，是一種產品設計技術再現(xiàn)過程，即對一項目標產品進行逆向分析及研究，從而演繹并得出該產品的處理流程、組織結構、功能特性及技術規(guī)格等設計要素，以制作出功能相近，但又不完全一樣的產品。
逆向工程可能會被誤認為是對知識產權的嚴重侵害，但是在實際應用上，反而可能會保護知識產權所有者。例如在集成電路領域，如果懷疑某公司侵犯知識產權，可以用逆向工程技術來尋找證據。在2007年初，我國相關的法律為逆向工程正名，承認了逆向技術用于學習研究的合法性。
下面我們通過一個具體的實例來看看
一、三維掃描數(shù)據采集
1、準備工作
特點1：HandySCAN手持式三維掃描儀操作簡單，容易上手，并且攜帶方便。
特點2：設備連接1分鐘以內就能完成。
2、工作臺及目標點的布置準備。
關于目標點的布置，我們有兩種方式
方法一：
如上圖所示，在工作臺上布置目標點，點與點之前間隔20-100mm。 我們給到的建議，您可以單獨設置一間掃描室，有一個專門的工作臺（尺寸可以稍大些），在工作臺上布置好目標點。只要有需要掃描的工件來了，無論工件個數(shù)都可放在工作臺上同時采集數(shù)據。這樣布置目標點可重復利用，一定程度上也節(jié)省了目標點。
方法二：
如果工件夠大，我們的目標點也可直接貼在工件上。
3、開始掃描
（1）我們建議把工件適當抬高，脫離桌面，這樣做會方便后面的數(shù)據處理
（2）打開激光掃描儀幾十秒鐘的時間，數(shù)據就可采集完畢
（3）通過掃描軟件選擇桌面等不需要的數(shù)據進行刪除
（4）導出數(shù)據進行逆向建模
二、逆向建模
逆向建模目的：
我們都知道通過三維掃描設備獲得的數(shù)據都是點云或無數(shù)個小三角面，這種模型的特征不是很規(guī)整，尤其模型邊緣效果不好。是無法滿足汽車或各種工業(yè)行業(yè)實際生產和設計圖要求的。 這個時候逆向建模就起到了非常重要的作用。
逆向建模流程： （我們以Design X軟件為例）
1、導入數(shù)據及劃分領域
劃分領域的作用：Design X會自動根據曲率，把模型上的特征用不同的顏色劃分開，領域劃分是對齊坐標和建模的前提。
2、對齊坐標
這里的對齊坐標就是把掃描數(shù)據隨機的空間坐標對齊到軟件中的原點坐標系。
3、逆向建模
我們所說的逆向建模就是以原有數(shù)據為參考，重新構建模型。新建的模型要做到與原數(shù)據相近，所以，我們在建模時需要盡可能站在原型設計者的角度去思考，只有清楚了原型建模思路就能開始我們的逆向建模了。
（1）從數(shù)據上截取草圖輪廓
（2）做草圖的同時打開偏差分析。
檢查草圖與原數(shù)據偏差大小，并修正草圖。
（3）用所畫草圖來做旋轉特征
從這一步開始所有的建模過程類似于常規(guī)的正向建模軟件（SolidWorks、UG等），也非常容易學習及上手操作。
（4）之后的特征也是用以上的方法截取草圖再做特征。
（5）整體形狀處理完之后的效果
（6）整體形狀完成之后再追加細節(jié)特征
一般我們掃描的數(shù)據都是最終產品，這對于我們了解產品成型過程會有些困難。這時需要反復推敲，直到找出最符合原型的結構形式。
（7）曲面做完做實體加厚
（8）做一些孔的特征
（9）最后的效果圖
（10）可以借助色譜圖看一下偏差
4、導出（轉換）
Design X 還支持SolidWorks、Creo、UG、Inventor、SolidEdge、AutoCAD實時轉換。
（我們以轉換SolidEdge ST6為例）
經過逆向重建的模型與正向設計出的模型效果是一致的，這樣就能進行后續(xù)出二維圖紙，生產加工或者設計優(yōu)化等等。
在工程技術人員的一般概念中，產品設計過程是一個從設計到產品的過程，即設計人員首先在大腦中構思產品的外形、性能和大致的技術參數(shù)等，然后在詳細設計階段完成各類數(shù)據模型，最終將這個模型轉入到研發(fā)流程中，完成產品的整個設計研發(fā)周期。這樣的產品設計過程我們稱為“正向設計”過程。逆向工程產品設計可以認為是一個從產品到設計的過程。簡單地說，逆向工程產品設計就是根據已經存在的產品，反向推出產品設計數(shù)據（包括各類設計圖或數(shù)據模型）的過程。從這個意義上說，逆向工程在工業(yè)設計中的應用已經很久了。比如早期的船舶工業(yè)中常用的船體放樣設計就是逆向工程的很好實例。
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