SMARTTECH 3D掃描在工業(yè)中應(yīng)用—消防車駕駛室

本文介紹了在精密工程和汽車等工業(yè)領(lǐng)域3D掃描儀的應(yīng)用 ?；?D掃描的逆向工程和CAD建模 ——消防車艙的產(chǎn)品和零部件。由于缺乏客艙文件，下面描述的恢復(fù)活動(dòng)至關(guān)重要。在利用Geomagic Design X獲得CAD模型的基礎(chǔ)上，采用SMARTTECH 3D掃描儀scan3D DUAL VOLUME精加工技術(shù)，逐步實(shí)現(xiàn)了基于三維掃描的CAD建模

關(guān)鍵詞：3D掃描儀，scan3D DUAL VOLUME，SMARTTECH，CAD，逆向工程，模型

使用scan3D DUAL VOLUME進(jìn)行測(cè)量的主要目標(biāo)是重建真實(shí)卡車駕駛室的CAD模型，并在此基礎(chǔ)上制作技術(shù)文檔[3]。這種模型對(duì)于設(shè)計(jì)消防車車身及其配件將是必不可少的，將在艙內(nèi)實(shí)施[4]。

我們要關(guān)注的主要問題是設(shè)計(jì)本身。使用3D掃描艙，我們準(zhǔn)備創(chuàng)建車輛的其余部分，保持其內(nèi)聚力和現(xiàn)代外觀。

圖1：Wizualizacja zaprojektowanych cz??ci.

CAD設(shè)計(jì)可以簡(jiǎn)化這些部件的組裝。使用數(shù)字模型，我們可以預(yù)測(cè)潛在問題可能出現(xiàn)的位置，并通過重新定位或調(diào)整裝配孔或其他部件來快速避免這些問題。

要準(zhǔn)備CAD模型，我們必須：

a）  以3D方式掃描對(duì)象 ——它將作為一個(gè)點(diǎn)云以軟件形式呈現(xiàn)

b）  將點(diǎn)云轉(zhuǎn)換為三角形網(wǎng)格

c）  使用三角形網(wǎng)格設(shè)計(jì)表面

在這個(gè)例子中，我們提出了3D掃描過程和表面建模方法，以便制作技術(shù)文檔。

3D掃描 ——收集元素幾何

在第yi部分中，我們使用帶有白色結(jié)構(gòu)光的3D掃描儀詳細(xì)掃描了機(jī)艙的一部分——機(jī)艙和技術(shù)設(shè)施之間的屋頂和連接，為了獲得更好的效果，用防眩劑和定位標(biāo)記噴涂物體。

    圖3.涂有防眩劑和定位標(biāo)記的物體

對(duì)于掃描，我們使用SMARTTECH的3D掃描儀 —— scan3D DUAL VOLUME，它具有兩個(gè)獨(dú)立的測(cè)量體積：具有500萬像素分辨率和0.1毫米精度的大尺寸800x600x350，可快速掃描整個(gè)物體；具有1000萬像素探測(cè)器和0,06毫米精度的尺寸300x200x210，可以更高精度掃描重要細(xì)節(jié)。

   圖4.Scan3D DUAL VOLUME

單次掃描的結(jié)果是一個(gè)點(diǎn)云（其中每個(gè)點(diǎn)都用X，Y，Z坐標(biāo)描述）

 使用SMARTTECH3D測(cè)量軟件 

使用定位標(biāo)記獲得所有3D掃描結(jié)果后，我們開始初步清除在測(cè)量過程中可能出現(xiàn)的噪聲。

   圖5.SMARTTECH3D測(cè)量中的示例點(diǎn)云

由于軟件具有不同的工具和過濾器，這個(gè)過程是自動(dòng)完成的。之后我們將創(chuàng)建三角形網(wǎng)格，我們將在其上創(chuàng)建CAD模型。

 在Geomagic Design X中創(chuàng)建表面模型 

下一步是將Trianlge Mesh導(dǎo)入Geomagic Design X軟件\ [7]。為了提高其進(jìn)一步建模的質(zhì)量，我們?cè)诘乩砦恢貌蛔兊牡胤綔p少了網(wǎng)格中三角形的數(shù)量，并且在曲率和其他CAD重要位置上增加了它們。接下來我們創(chuàng)建區(qū)域 ——三角形網(wǎng)格區(qū)域可以形成一些表面，如平面、圓柱、圓錐、球、轉(zhuǎn)彎和單個(gè)平面。這些區(qū)域有助于我們進(jìn)一步建模。我們使用區(qū)域進(jìn)行坐標(biāo)系統(tǒng)識(shí)別

下一步我們開始設(shè)計(jì)表面。大多數(shù)模型是由區(qū)域和表面建模器創(chuàng)建的，我們將創(chuàng)建補(bǔ)丁，在適當(dāng)連接和裁剪之后創(chuàng)建表面模型。

圖6.Siatka trojkqtow.   

圖7. 在Geomagic DesignX 軟件中方塊化     

圖8.創(chuàng)建曲面

在調(diào)整表面期間，軟件允許提供精度分析。換句話說，通過彩色的偏差圖可視化檢查表面模型和三角形網(wǎng)格之間的差異。

重要的是， Geomagic Design X允許您將拍攝的操作樹復(fù)制到其他CAD程序，如Solidworks、CATIA和NX。完成的模型可以保存為許多不同的格式，如IGES、Parasolid或STEP。

圖9救火車艙CAD模型

摘要

提供的測(cè)量顯示了3D掃描如何簡(jiǎn)化重建過程。我們使用3D掃描儀Dual Volume進(jìn)行測(cè)量，掃描結(jié)果是一個(gè)點(diǎn)云，我們基于此制作了救火車艙的CAD模型。

該模型將由工程師發(fā)送，并用它進(jìn)行進(jìn)一步建模。

借助SMARTTECH 3D掃描儀，SMARTTECH3D測(cè)量以及Geomagic Design X等專業(yè)軟件，可以創(chuàng)建完整的CAD文檔（CAD模型）

創(chuàng)建的CAD模型用于：

• 設(shè)備設(shè)計(jì)

•  設(shè)計(jì)其他元素

•  開發(fā)生產(chǎn)技術(shù)

•  開發(fā)組合元素的方法

工業(yè)3D掃描儀應(yīng)用非常廣泛并開辟了新的可能性。通過3D掃描儀，我們就可以像上面描述的那樣制作CAD模型，并且可以設(shè)計(jì)出適合現(xiàn)有元素的新元素。我們可以節(jié)省創(chuàng)建原型的金錢和時(shí)間，而不會(huì)有破壞改造對(duì)象的風(fēng)險(xiǎn)。

SMARTTECH 3D掃描儀也被用于醫(yī)學(xué)和考古學(xué)，并獲得了客戶滿意。