三維掃描儀在礦山機(jī)械逆向工程中的應(yīng)用

什么是逆向設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)通常是設(shè)計(jì)工程師憑借自己的產(chǎn)品設(shè)計(jì)理念構(gòu)建產(chǎn)品圖紙，或者利用堆模的方式進(jìn)行外形設(shè)計(jì)，導(dǎo)致產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)、難度大，且容易導(dǎo)致開(kāi)模失敗，具有較大的風(fēng)險(xiǎn)。逆向工程作為一種非常高效的產(chǎn)品設(shè)計(jì)思路和方法，可以迅速、精確、 方便地獲得實(shí)物的三維數(shù)據(jù)及模型，為產(chǎn)品提供先進(jìn)的開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)及制造的技術(shù)支撐。

在沒(méi)有產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖紙或者圖紙不全的情況下，逆向設(shè)計(jì)可按照現(xiàn)有的零件實(shí)物原型或模型，利用各種數(shù)字化及CAD技術(shù)進(jìn)行重構(gòu) ，可以在產(chǎn)品開(kāi)模前檢驗(yàn)裝配關(guān)系，保證開(kāi)模成功。它改變了傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)模式，大大降低產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的成本和時(shí)間周期，提高 產(chǎn)品研發(fā)的成功率。

目前，逆向工程在各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用，比如汽車行業(yè)、工程機(jī)械、航空航天、軍工、軌道交通、白色家電等，大大促進(jìn) 了國(guó)家制造業(yè)的發(fā)展。

逆向工程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)

逆向設(shè)計(jì)的一般流程是：產(chǎn)品樣件→數(shù)據(jù)采集→數(shù)據(jù)處理CAD/CAE/CAM系統(tǒng)→模型重構(gòu)→生產(chǎn)制造→新產(chǎn)品，其中數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、模型重構(gòu)是產(chǎn)品逆向設(shè)計(jì)的三大關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

使用Hyperscan Max智能光學(xué)追蹤3D掃描儀，在采集實(shí)物模型的表面資料時(shí)，采集速度快，可形成“點(diǎn)云”資料，使用方便 ，采集精度高，死角少，且對(duì)外界光照無(wú)太苛刻的要求。

客戶需求

客戶主要經(jīng)營(yíng)礦山機(jī)械的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)，現(xiàn)在需要對(duì)現(xiàn)有老舊礦山挖斗進(jìn)行更新優(yōu)化和創(chuàng)新。礦山挖斗本身較大，長(zhǎng)度約3米，主要掃描區(qū)域?yàn)橥诙非把b配挖齒的部分，最后將挖斗主體與配件挖齒裝配，進(jìn)行開(kāi)模加工。

客戶使用傳統(tǒng)卡尺測(cè)量建模的方法對(duì)挖斗進(jìn)行逆向建模，經(jīng)常會(huì)遇到諸如測(cè)量速度慢、曲面測(cè)量不準(zhǔn)確、無(wú)法對(duì)復(fù)雜曲面進(jìn)行 測(cè)量等問(wèn)題，建模很大程度取決于工程師的感覺(jué)，不可能做到1:1還原。客戶希望通過(guò)三維測(cè)量，解決建模精準(zhǔn)度和建模規(guī)范化的 問(wèn)題。

實(shí)際解決方案

1.前期準(zhǔn)備

Hyperscan Max+Siemens NX

【適用領(lǐng)域】：質(zhì)量檢測(cè)與控制、逆向設(shè)計(jì)、數(shù)字展示、汽車制造、模具制造、航空航天、重工機(jī)械、醫(yī)療健康、3D打印、教 育科研、VR·AR等；

【產(chǎn)品特點(diǎn)】：自動(dòng)光學(xué)跟蹤、無(wú)需粘貼目標(biāo)反射標(biāo)記點(diǎn)、尤其適合汽車、重工機(jī)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(dá)1,340,000次/秒；

【適應(yīng)性強(qiáng)】：針對(duì)大型工件特征等凹槽較多現(xiàn)象，可在狹窄的空間掃描，對(duì)工作環(huán)境無(wú)要求。

2.挖斗及配件掃描

挖斗及配件掃描，耗時(shí)1小時(shí)完成

3.挖斗建模

挖斗逆向建模，耗時(shí)7小時(shí)完成

4.大牙建模

配件大牙逆向建模，耗時(shí)半小時(shí)建模完成

5.護(hù)牙建模

配件護(hù)牙，耗時(shí)半小時(shí)建模完成

6.虛擬裝配修模

虛擬裝配修模，耗時(shí)8小時(shí)完成

總結(jié)

本次逆向設(shè)計(jì)的三維數(shù)據(jù)采集總共耗時(shí)17小時(shí)，其中掃描過(guò)程（挖斗主體+配件）耗時(shí)1小時(shí)，逆向建模三個(gè)零部件耗時(shí)8小時(shí)， 虛擬裝配修模耗時(shí)8小時(shí)，與傳統(tǒng)手繪建模相比大大降低開(kāi)模時(shí)間和失敗風(fēng)險(xiǎn)，解決了設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)的問(wèn)題。