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三维扫描仪:工业设计,逆向设计,产品开发,工业造型,快速成型

在飞机、汽车、家电、日用消费品、工艺美术品和模具等行业的设计和制造中,通常是由复杂的自由曲面拼接而成,因此在概念设计阶段难以用严密、统一的数学语言来描述。这些产品的初始模型是通过对事先制造出的木制或泥制模型来实现数字化产生的。近年来在产品造型设计中逐渐走向成熟形成逆向设计法。

传统的2D转3D设计思路已经不适合于现今高速发展的产品设计行业了,逆向工程发展的程度将会直接影响并改变产品设计的未来发展方向!

逆向工程与传统上的设计制造流程是相反的,它是经由测量设备(如:三维扫描仪,雷射三坐标或接触式测量仪等)检测物理样品,经过电脑计算产生坐标点资料,而后用点资料产生CAD资料的一种工程程序.这种由物理样品到CAD资料的运作方式,让工业界跳脱以往的2D工程图的思维模试,提升了工业在设计,制造的速度,也填补了许多制造上的盲点区.因为传统的正向设计在特殊造型,自由曲面造型(如汽车外观面,车灯内部的反射曲面或是造型设计师以手工制的特殊造型等),碍于CAD类软件(如Proe UG)的限制,皆无法符合造型师的设计理念.这时就需要用测量设备完整复制物理样品的外型资料,再进行逆向工程建构.

逆向工程已经逐渐成为现今产品开发的主流工具.而且由于以下几点因素,逆向工程仍然是以后新产品开发所必备的工具.(据深大三维科技调查现今的国内高校大部分还单纯以传统产品设计思路来开设课程,这势必对中国的工业设计产生不良影响)

1.产品设计方式的差异:以往设计师可能只作2D平面设计,再经由CAD软件(如Proe,UG等)转换成3D.但现今设计师往往会以手工制作模型,因此需要逆向工程的工具(如:三维扫描仪,三坐标测量机)将手工模型转换成3D点资料,以利于后续的工作.

2.产品设计走向自由曲面造型.目前消费者对产品的需求不单单只考虑功能性,产品的外观造型也成为消费者考虑的重要因素,但由于设计师所创造的外观造型若利用传统的制造方式无法完全表达设计师的设计理念,因此需要逆向工程的工具来达到设计师的要求.

3.正向设计资料取得不易.基于商业机密,原厂一般不会把原始CAD资料提供给下游厂商,只会提供一个物理样品给厂商,因此需要经过逆向工程的工具将原始CAD资料还原出来,所以模具厂商拥有逆向工程的能力无形之中也是获得定单的一项利器.

4.检验正向设计的结果.这被称作为电脑辅助检测(Computer Aided Inspection),通过逆向工程的工具可对成品做一全面性的品质检测,从而大大提升品质的稳定度.

由以上几个方面可以看出,逆向工程是经由物理样品经过测量到CAD资料的建立或CAM输出这样的流程的统称(Reverse Engineering),通过这样的流程可以大大的节省产品开发的时间与成本.

很多人以为逆向工程可以把Model建构成跟原始的物理样品一模一样,甚至只要把Model测量出来,曲面就自动完成,而不需经过任何处理过程,事实上以现今的技术是不可能达到的,测量会产生误差,曲面建构也会产生误差,这样如何能把Model做百分之百的复制呢?而我们所能做的只是忠实的把模型表现出来.

由于以逆向工程建构的产品通常都无法以尺寸来描述,因此都需要以原型来确认,由此而后产生了快速原型与快速模具.这是由逆向工程工具测量的点数据直接以聚合物复合材料,粉末冶金等制造出原型或模具.每年过一段时间大家去看某某展览会的时候,会发现又出现了大量目不暇接的新品,而且外形和功能一次比一次吸引人,而这些新品都是通过快速原型和快速模具小批量迅速制造而成,这样一来大大的降低了新产品的开发成本,也不会存在库存积压的问题.因此逆向工程是提升产品开发品质,速度,成本不可或缺的一环.

目前产品开发不但要求功能性,更越来越走向产品造型设计,并以逆向工程协助开发.而国外CAD正向设计软件公司,不论是并购逆向软件公司(如UG一次性买断Imageware全部),或是开发新逆向模组的动作(如Proe新加的重新造型只是应用还差强人意),都可以看得出来,逆向工程并非只是复制,抄袭的工具在当前需要不断创新,开发的时代,逆向工程更是正向设计工程中协助快速研发的一条重要途径。

由于产品造型的逆向设计有起点高、成本低、周期短、易改型、易创新的特性,自出现以来便受到了现代工业设计师的关注。目前该技术在下面几方面得到了广泛应用:


                                                                    X-SCAN能应用于工业设计中的多个领域
 

 

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