三维扫描仪在矿山机械逆向工程中的应用

什么是逆向设计

传统的产品设计通常是设计工程师凭借自己的产品设计理念构建产品图纸，或者利用堆模的方式进行外形设计，导致产品设计周期长、难度大，且容易导致开模失败，具有较大的风险。逆向工程作为一种非常高效的产品设计思路和方法，可以迅速、精确、 方便地获得实物的三维数据及模型，为产品提供先进的开发、设计及制造的技术支撑。

在没有产品设计图纸或者图纸不全的情况下，逆向设计可按照现有的零件实物原型或模型，利用各种数字化及CAD技术进行重构 ，可以在产品开模前检验装配关系，保证开模成功。它改变了传统产品设计开发模式，大大降低产品开发的成本和时间周期，提高 产品研发的成功率。

目前，逆向工程在各个领域发挥着重要作用，比如汽车行业、工程机械、航空航天、军工、轨道交通、白色家电等，大大促进 了国家制造业的发展。

逆向工程的关键环节

逆向设计的一般流程是：产品样件→数据采集→数据处理CAD/CAE/CAM系统→模型重构→生产制造→新产品，其中数据采集、数据处理、模型重构是产品逆向设计的三大关键环节。

使用Hyperscan Max智能光学追踪3D扫描仪，在采集实物模型的表面资料时，采集速度快，可形成“点云”资料，使用方便 ，采集精度高，死角少，且对外界光照无太苛刻的要求。

客户需求

客户主要经营矿山机械的开发和生产，现在需要对现有老旧矿山挖斗进行更新优化和创新。矿山挖斗本身较大，长度约3米，主要扫描区域为挖斗前装配挖齿的部分，最后将挖斗主体与配件挖齿装配，进行开模加工。

客户使用传统卡尺测量建模的方法对挖斗进行逆向建模，经常会遇到诸如测量速度慢、曲面测量不准确、无法对复杂曲面进行 测量等问题，建模很大程度取决于工程师的感觉，不可能做到1:1还原。客户希望通过三维测量，解决建模精准度和建模规范化的 问题。

实际解决方案

1.前期准备

Hyperscan Max+Siemens NX

【适用领域】：质量检测与控制、逆向设计、数字展示、汽车制造、模具制造、航空航天、重工机械、医疗健康、3D打印、教 育科研、VR·AR等；

【产品特点】：自动光学跟踪、无需粘贴目标反射标记点、尤其适合汽车、重工机械零配件、铸件等大工件快速高效扫描携带 方便，手持任意扫描，随身携带，重量小于1kg；

【扫描快速】：最高可达1,340,000次/秒；

【适应性强】：针对大型工件特征等凹槽较多现象，可在狭窄的空间扫描，对工作环境无要求。

2.挖斗及配件扫描

挖斗及配件扫描，耗时1小时完成

3.挖斗建模

挖斗逆向建模，耗时7小时完成

4.大牙建模

配件大牙逆向建模，耗时半小时建模完成

5.护牙建模

配件护牙，耗时半小时建模完成

6.虚拟装配修模

虚拟装配修模，耗时8小时完成

总结

本次逆向设计的三维数据采集总共耗时17小时，其中扫描过程（挖斗主体+配件）耗时1小时，逆向建模三个零部件耗时8小时， 虚拟装配修模耗时8小时，与传统手绘建模相比大大降低开模时间和失败风险，解决了设计周期长的问题。