逆向工程及快速成型的现状及发展趋势

（西安工程大学服装与艺术设计学院，西安 710048）

三维光学扫描仪的基本应用是快速成型，这种技术允许创建现有对象的特定文档，而不用技术、工业或图形软件对其进行建模。

逆向工程是指在生产过程中，3D扫描仪能够通过3D扫描构建元素，它生成完整的数据来创建对象的CAD模型，通过Geomagic、Leios等专用软件，与SMARTTECH3D扫描仪集成，可以生成广泛使用的格式的完全兼容的数据。

1 神奇的3D扫描技术

1.1 什么是3D扫描

三维激光扫描是一种非接触、无损的技术，它利用激光线数字化地捕捉物理物体的形状。3D激光扫描仪从物体表面产生数据的“点云”。换句话说，3D激光扫描是一种将物理对象的精确大小和形状捕获到计算机世界中作为数字三维表示的方法。

1.2 三维扫描的过程

三维激光扫描数据采集：三维激光扫描过程将被激光扫描的物体放置在数字化仪的床上。专用软件驱动激光探针在物体表面上方。激光探针将一条激光线投射到表面上，同时两个传感器照相机连续地记录激光线沿物体扫描时三维（XYZ）的变化距离和形状。

结果数据：当激光移动捕捉物体的整个表面形状时，物体的形状在电脑显示器上表现为数百万个被称为“点云”的点。这个过程非常快，每秒收集到750，000个点，非常精确（±0005）。

模型选择取决于应用：在创建巨型点云数据文件之后，将它们注册并合并为对象的三维表示，然后用适合于特定应用的各种软件包进行后处理。

图1

逆向工程CAD模型：激光扫描是获取逆向工程三维数字数据的最快、最准确、自动化的方法。再次，使用专门的软件，点云数据被用来创建一个三维CAD模型的部分几何形状。CAD模型能够实现被扫描对象的精确再现，或者可以在CAD模型中修改对象以纠正缺陷。

2 使用快速原型技术进行产品设计和开发的5个主要好处

2.1 实现设计理念

快速成型允许设计者在虚拟可视化之外实现他们的概念。这有助于设计师在完成设计之前，将他们的想法发扬光大，并在设计中实现。

2.2 即时加入变化

在完成设计之前，需要进行多次迭代。随着每一个迭代过程，设计进一步改进，为设计者和最终消费者建立信心。

2.3 节约时间和成本

通过附加制造，可以消除开发模具、图案和特殊工具所需的成本和时间。与传统的原型制造方法，如数控加工，产生的废料量是最小的，因为快速成型制造只印刷实际需要建立物体的材料。

2.4 定制设计

快速成型的好处是能够根据个人需求开发定制产品。对于制造商来说，这是非常有利的，因为它为客户提供了与他们购买的产品相关的体验。

2.5 最小化设计的缺陷

加性制造提供了在大规模生产之前识别设计中的缺陷的能力。可以更早地识别故障风险和可用性问题，以避免在制造过程后期可能出现的问题。

3 国内3D打印技术发展现状及未来趋势

目前，国内一些企业已经开始跟踪这种先进技术，提供专业的快速成型服务，企业通过行业提供高质量的快速成型技术，引领国内产业快速发展。快速模具制造是快速成形技术的重要方向之一。用快速成型技术进行快速模具制造是非常有益的。自技术出现以来，在发达国家的制造业中得到了广泛的应用，从而产生了一个新的技术领域——快速成型。

4 结束语

在产品设计和开发中使用快速原型和逆向工程，的确是一个有利可图的决策，在制造组织中必须予以鼓励。在竞争激烈的环境中，这种工具可以有效地开发创新产品。