【3D打印实战教程】汽车离合器壳体的三维扫描及逆向建模

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3D打印离不开3D数据模型，简而言之就是3D打印需通过在电脑端建模，生成模型数据，再将这些数据发到3D打印机中，3D打印机根据这些数据打印出模型。3D数模通常都是由设计人员通过三维设计软件建模设计生成，也就是CAD建模，这是一个正向设计的过程；还有一种数模是逆向工程的方式获取。为了让大家对逆向工程有一个清晰地概念，今天小编请我们的工程师编写了一个逆向工程的3D打印教程。来，我们一起去学学！

逆向工程（又名反向工程，Reverse Engineering-RE）是对产品设计过程的一种描述，是一种产品设计技术再现过程，即对一项目标产品进行逆向分析及研究，从而演绎并得出该产品的处理流程、组织结构、功能特性及技术规格等设计要素，以制作出功能相近，但又不完全一样的产品。

逆向工程可能会被误认为是对知识产权的严重侵害，但是在实际应用上，反而可能会保护知识产权所有者。例如在集成电路领域，如果怀疑某公司侵犯知识产权，可以用逆向工程技术来寻找证据。在2007年初，我国相关的法律为逆向工程正名，承认了逆向技术用于学习研究的合法性。

下面我们通过一个具体的实例来看看

一、三维扫描数据采集

1、准备工作

特点1：HandySCAN手持式三维扫描仪操作简单，容易上手，并且携带方便。

特点2：设备连接1分钟以内就能完成。

2、工作台及目标点的布置准备。

关于目标点的布置，我们有两种方式

方法一：

如上图所示，在工作台上布置目标点，点与点之前间隔20-100mm。 我们给到的建议，您可以单独设置一间扫描室，有一个专门的工作台（尺寸可以稍大些），在工作台上布置好目标点。只要有需要扫描的工件来了，无论工件个数都可放在工作台上同时采集数据。这样布置目标点可重复利用，一定程度上也节省了目标点。

方法二：

如果工件够大，我们的目标点也可直接贴在工件上。

3、开始扫描

（1）我们建议把工件适当抬高，脱离桌面，这样做会方便后面的数据处理

（2）打开激光扫描仪几十秒钟的时间，数据就可采集完毕

（3）通过扫描软件选择桌面等不需要的数据进行删除

（4）导出数据进行逆向建模

二、逆向建模

逆向建模目的：

我们都知道通过三维扫描设备获得的数据都是点云或无数个小三角面，这种模型的特征不是很规整，尤其模型边缘效果不好。是无法满足汽车或各种工业行业实际生产和设计图要求的。 这个时候逆向建模就起到了非常重要的作用。

逆向建模流程： （我们以Design X软件为例）

1、导入数据及划分领域

划分领域的作用：Design X会自动根据曲率，把模型上的特征用不同的颜色划分开，领域划分是对齐坐标和建模的前提。

2、对齐坐标

这里的对齐坐标就是把扫描数据随机的空间坐标对齐到软件中的原点坐标系。

3、逆向建模

我们所说的逆向建模就是以原有数据为参考，重新构建模型。新建的模型要做到与原数据相近，所以，我们在建模时需要尽可能站在原型设计者的角度去思考，只有清楚了原型建模思路就能开始我们的逆向建模了。

（1）从数据上截取草图轮廓

（2）做草图的同时打开偏差分析。

检查草图与原数据偏差大小，并修正草图。

（3）用所画草图来做旋转特征

从这一步开始所有的建模过程类似于常规的正向建模软件（SolidWorks、UG等），也非常容易学习及上手操作。

（4）之后的特征也是用以上的方法截取草图再做特征。

（5）整体形状处理完之后的效果

（6）整体形状完成之后再追加细节特征

一般我们扫描的数据都是最终产品，这对于我们了解产品成型过程会有些困难。这时需要反复推敲，直到找出最符合原型的结构形式。

（7）曲面做完做实体加厚

（8）做一些孔的特征

（9）最后的效果图

（10）可以借助色谱图看一下偏差

4、导出（转换）

Design X 还支持SolidWorks、Creo、UG、Inventor、SolidEdge、AutoCAD实时转换。

（我们以转换SolidEdge ST6为例）

经过逆向重建的模型与正向设计出的模型效果是一致的，这样就能进行后续出二维图纸，生产加工或者设计优化等等。

在工程技术人员的一般概念中，产品设计过程是一个从设计到产品的过程，即设计人员首先在大脑中构思产品的外形、性能和大致的技术参数等，然后在详细设计阶段完成各类数据模型，最终将这个模型转入到研发流程中，完成产品的整个设计研发周期。这样的产品设计过程我们称为“正向设计”过程。逆向工程产品设计可以认为是一个从产品到设计的过程。简单地说，逆向工程产品设计就是根据已经存在的产品，反向推出产品设计数据（包括各类设计图或数据模型）的过程。从这个意义上说，逆向工程在工业设计中的应用已经很久了。比如早期的船舶工业中常用的船体放样设计就是逆向工程的很好实例。

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