【3D打印實戰教程】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，生成模型數據，再將這些數據發到3D打印機中，3D打印機根據這些數據打印出模型。3D數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，無論工件個數都可放在工作臺上同時采集數據。這樣布置目標點可重復利用，一定程度上也節省了目標點。

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據處理

（2）打開激光掃描儀幾十秒鐘的時間，數據就可采集完畢

（3）通過掃描軟件選擇桌面等不需要的數據進行刪除

（4）導出數據進行逆向建模

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據都是點云或無數個小三角面，這種模型的特征不是很規整，尤其模型邊緣效果不好。是無法滿足汽車或各種工業行業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據為參考，重新構建模型。新建的模型要做到與原數據相近，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特征

一般我們掃描的數據都是最終產品，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，這樣就能進行后續出二維圖紙，生產加工或者設計優化等等。

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等，然后在詳細設計階段完成各類數據模型，最終將這個模型轉入到研發流程中，完成產品的整個設計研發周期。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據（包括各類設計圖或數據模型）的過程。從這個意義上說，逆向工程在工業設計中的應用已經很久了。比如早期的船舶工業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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