逆向工程中3D測量高效化的方法

逆向工程是當(dāng)前備受關(guān)注的,、在開發(fā)工序和部件制造工序中帶來巨大好處的方法,。它能發(fā)揮很多作用，包括在開發(fā)工序中縮短開發(fā)期間,、壓縮開發(fā)成本等,，在制造工序中復(fù)原老化的模具、復(fù)制無圖紙的部件等,。另一方面,，存在測量作業(yè)繁瑣、必須具備高水平的技術(shù),、耗費(fèi)大量工時(shí)的課題,。
不過，近年來逐漸普及的3D掃描儀作為解決這些課題的裝置,，受到人們的期待,。
下面將說明逆向工程的基礎(chǔ)知識以及其中使用的3D掃描儀。此外,，還介紹課題解決要點(diǎn),。

■何謂逆向工程

逆向工程用于分析產(chǎn)品、部件,、軟件的結(jié)構(gòu),，調(diào)查和測量構(gòu)成部件、源代碼等,，明確其技術(shù)或設(shè)計(jì),。
在制造加工行業(yè)中，是指測量產(chǎn)品和部件的形狀，并制作設(shè)計(jì)圖的方法,。產(chǎn)品通常是以設(shè)計(jì)圖為基礎(chǔ)制作而成,，逆向工程則與此相反，其進(jìn)展流程是根據(jù)產(chǎn)品來制作設(shè)計(jì)圖,，因而得名,。

?使用逆向工程可實(shí)現(xiàn)的功能

使用逆向工程，可通過測量實(shí)物制作CAD數(shù)據(jù),，再現(xiàn)設(shè)計(jì)圖,。例如，因?yàn)槭瞧渌?/span>的競品而無法使用的部件,、因制造商倒閉或產(chǎn)品過時(shí)未留下設(shè)計(jì)圖的產(chǎn)品,、由于是試制品不存在詳細(xì)設(shè)計(jì)圖的產(chǎn)品等，這些產(chǎn)品的設(shè)計(jì)圖均可再現(xiàn),。
利用逆向工程的開發(fā)會參考現(xiàn)有產(chǎn)品的設(shè)計(jì)圖來開發(fā)新產(chǎn)品,，因此可壓縮開發(fā)期間和成本。此外,，還具有縮短開發(fā)周期,、比其它公司更早將新產(chǎn)品投入市場的優(yōu)點(diǎn)。
在制造工序中,，通過復(fù)原老化的模具,、復(fù)制無圖紙的部件，可維持制造質(zhì)量,，獲得新項(xiàng)目,。

?逆向工程中應(yīng)遵守的法律

逆向工程是合法行為。但有時(shí)產(chǎn)品中包含各種特許和著作權(quán),，所以在利用分析結(jié)果時(shí),，需小心不要侵犯知識產(chǎn)權(quán)。
例如,，在該技術(shù)已取得相關(guān)特許時(shí),，或者技術(shù)信息違反不正當(dāng)競爭防止法的商業(yè)秘密（保密管理性、有用性,、非公知性）三個(gè)要件時(shí),，可能無法使用。
在使用通過逆向工程獲得的信息時(shí),，必須確認(rèn)不違反相關(guān)法律法規(guī),。

■逆向工程中使用的3D掃描儀

產(chǎn)品各部分的尺寸測量中的逆向工程，可以說是憑借可實(shí)施3D掃描的3D掃描儀的高性能化和低價(jià)格化實(shí)現(xiàn)的方法,。3D掃描儀大致分為接觸式與非接觸式,，兩者各有優(yōu)缺點(diǎn),。

?接觸式3D掃描儀

接觸式3D掃描儀用被稱為“探頭”的接觸件接觸測量位置，以坐標(biāo)形式獲取凹凸情況,。與非接觸式相比,，測量精度更出色,，對于非接觸式因?yàn)楸砻婀鉂傻葻o法測量的產(chǎn)品,，也能順利完成測量。
另一方面,，它很難測量探頭無法進(jìn)入的狹窄位置,。而且，測量產(chǎn)品的大小也有所局限,。除此之外,，測量是以點(diǎn)或線為單位，所以當(dāng)目標(biāo)物的面很寬時(shí),，取得數(shù)據(jù)非常耗時(shí),。
代表性測量儀是門型三坐標(biāo)測量儀。

?非接觸式3D掃描儀

用LED光或激光照射在產(chǎn)品上,，分析接收到反射光的時(shí)間差和反射角度,，取得3D形狀。
掃描方式有圖紋投影光源法,、激光切斷法等,。此外，還有固定式和手持式,，兩者區(qū)分使用,，先用固定式掃描，再用手持式掃描固定式無法掃描的部分,。但是,，手持式可能會因?yàn)槭侄抖档蜏y量精度。而且,，固定式3D掃描儀不僅要掌握整體形狀,，還要求測量坐標(biāo)、幾何公差,、截面等,。

?X射線CT掃描儀

X射線CT掃描儀是不僅可測量外觀形狀，還能測量內(nèi)部狀態(tài)的3D掃描儀,。用與醫(yī)療CT掃描儀相同的原理測量,，除外觀尺寸外，還可檢查鑄件和焊縫內(nèi)部的裂紋,、氣泡,、異物混入等,，因此可用于非破壞方式的檢測。但是,，裝置較為昂貴,，使用范圍有限。

■逆向工程中3D數(shù)據(jù)的運(yùn)用

以3D掃描后的測量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),，可制作CAD數(shù)據(jù),，進(jìn)行模擬分析。此外,，還能用3D打印機(jī)成型,，或生成要用CAM加工的數(shù)據(jù)。

?制作CAD數(shù)據(jù)

根據(jù)測量數(shù)據(jù)生成可表現(xiàn)面形狀的,、被稱為“表面數(shù)據(jù)”的數(shù)據(jù),，刪去不需要的面數(shù)據(jù)，可制作CAD數(shù)據(jù),。如此便可制作無圖紙產(chǎn)品的2D-CAD和3D-CAD數(shù)據(jù),。

?用于3D打印機(jī)和CAM

補(bǔ)足3D掃描無法取得的位置上的數(shù)據(jù)，制作無遺漏的網(wǎng)格數(shù)據(jù),。該數(shù)據(jù)被稱為“STL（Stereolithography）數(shù)據(jù)”,，是一種用于3D-CAD軟件的文件格式，幾乎受各種軟件支持,。尤其在使用3D打印機(jī)的快速原型技術(shù)中,，該文件格式廣為使用。
利用該數(shù)據(jù),，即使是沒有圖紙的產(chǎn)品,，也能用3D打印機(jī)成型。而且,，還可用于CAM,，所以也能控制NC機(jī)床重現(xiàn)產(chǎn)品。

?用于模擬分析

若有CAD數(shù)據(jù),，即可模擬流動(dòng)分析,、耐熱評估、強(qiáng)度評估等各種評估,。
在改變尺寸的同時(shí)進(jìn)行分析評估,，可高效地推動(dòng)PDCA循環(huán)。此外,，還能防止發(fā)生不良,。

■通過非接觸式3D掃描儀“VL系列”提升測量作業(yè)效率

在逆向工程中，必須對產(chǎn)品整體形狀進(jìn)行全面測量,，要求實(shí)施高精度,、快速的作業(yè),。不僅是整體形狀，還需要根據(jù)已取得的數(shù)據(jù),，測量坐標(biāo),、幾何公差、截面形狀等,。
為滿足這些測量需求,，基恩士開發(fā)了高精度三維掃描測量儀“VL系列”。以非接觸的方式,，以面為單位來準(zhǔn)確捕捉目標(biāo)物的3D形狀,。最快1秒完成載物臺上目標(biāo)物的3D掃描，高精度地測量3D形狀,。因此，測量結(jié)果不會產(chǎn)生偏差,，可瞬間實(shí)施定量測量,。具體優(yōu)點(diǎn)如下。

?優(yōu)點(diǎn)1：可進(jìn)行全周3D測量,。將所見轉(zhuǎn)為3D化

即使是形狀復(fù)雜的產(chǎn)品,，也只需將產(chǎn)品放置到“VL系列”的載物臺上并掃描，即可360°捕捉3D形狀,。無需定位和水平調(diào)整,，即使沒有測量儀的知識和經(jīng)驗(yàn)，也能立即實(shí)施高精度測量,。
難以檢測的部位形狀,，也可通過高精度模式，以多達(dá)1600萬點(diǎn)進(jìn)行掃描,。對難以分析的細(xì)微形狀也可以高精細(xì)地進(jìn)行測量,、分析。數(shù)據(jù)之間可合成,，因此無法一次采集完的面,，也可以之后再繼續(xù)掃描補(bǔ)足。
*與本公司VL-350產(chǎn)品的比較

?優(yōu)點(diǎn)2：詳細(xì)分析目標(biāo)位置的截面

難以測量的截面也可以非破壞性的方式詳細(xì)測量和分析,?？筛鶕?jù)3D形狀數(shù)據(jù)自由設(shè)定基準(zhǔn)面，并可從各個(gè)方向測量截面,。經(jīng)由截面測量取得的數(shù)據(jù)可轉(zhuǎn)換為DXF數(shù)據(jù),。DXF數(shù)據(jù)可通過2D-CAD瀏覽，實(shí)現(xiàn)了逆向工程中的尺寸評估和圖紙化,。

■總結(jié)：飛躍性地提升逆向工程中的測量效率

“VL系列”以多達(dá)1600萬點(diǎn)的高精度,，實(shí)現(xiàn)高速3D掃描,。以非接觸方式迅速、準(zhǔn)確地測量產(chǎn)品的3D形狀,。

·       因?yàn)槭且悦鏋閱挝粊聿蹲?，所以可掌握產(chǎn)品整體形狀，并對各個(gè)位置進(jìn)行輪廓測量,。

·       無需定位,。將目標(biāo)物放置到載物臺上，通過只需一鍵的簡單操作,，即可完成測量,。

·       即使是橡膠、軟質(zhì)樹脂等柔軟的目標(biāo)物,，也能采用非接觸方式,，高精度地測量形狀。

·       可用彩色圖顯示3D形狀,?？蓪⒁荒苛巳坏臄?shù)據(jù)進(jìn)行共享，順利比較產(chǎn)品形狀,。

·       輕松實(shí)現(xiàn)多個(gè)測量數(shù)據(jù)的定量比較和分析,。

·       可為多個(gè)測量數(shù)據(jù)統(tǒng)一進(jìn)行平面度公差等設(shè)定。

“VL系列”是實(shí)現(xiàn)高精度且簡單操作的3D掃描儀,。從在逆向工程中取得3D數(shù)據(jù),，到測量各部位、比較3D-CAD數(shù)據(jù)與產(chǎn)品,，甚至輸出DXF數(shù)據(jù),，飛躍性地提升了工作效率。

基恩士 高精度三維掃描測量儀 VL-800系列

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