3D掃描案例

逆向設計專題（一）：逆向設計的概念和基本步驟

結合快速發展的3D打印技術和數字控制等技術，逆向設計在航天、汽車、工業制造、醫療等多個領域得到了較快的發展和應用，集中體現在以下幾個方面：

(1)新產品研發

企業為了適應競爭需要不斷完善自己的產品，并將工業美學設計逐漸納入創新設計的范疇，使產品朝著美觀化、藝術化的方向發展。在汽車、飛機等產品的外形設計中，首先由工業設計師使用油泥、木模或泡沫塑料做成產品的比例模型，易于從審美角度評價并確定產品的外形，然后通過逆向工程技術將其轉化為CAD模型，進而得到精確的數字定義。這樣不但可以充分利用CAD技術的優勢，還能適應智能化、集成化的產品設計制造過程中的信息交換需求。

(2) 產品的仿制和改型設計

(3) 產品局部區域的還原修復

利用逆向工程技術可從破損的零部件中提取出相應的特征或特征參數，進行自主設計開發，或從表面數據中獲取特征信息對其進行面貌恢復以及其結構設計的推算，或對產品的局部區域進行還原修復。

(4)快速模具制造

逆向工程技術在快速模具制造中的應用主要體現在兩個方面:一種情況是以樣本模具為對象，對已符合要求的模具進行測量，重建其CAD模型，并在此基礎上生成加工程序，這樣可以提高模具的生成效率，降低模具的制造成本;另一種情況是以實物零件為對象，逆向反求其幾何CAD模型，并在此基礎上進行模具設計。

(5) 文物的保護和監測

大型的戶外文物常年風吹日曬，容易發生風化而遭破壞。利用逆向設計技術定期對其進行測量掃描，把表面數據輸人計算機進行模型重構，通過兩次模型的比較，找出風化破壞點，從而制定相應的保護措施，或者進行相應的修復，使其保持原樣。

(6)醫學領域的應用結合

(7) CAE模型分析

將實物零件轉化為計算機表達的產品數字模型，以便充分利用現有的計算機輔助分析(CAE) 技術對其進行模擬仿真分析，評估其性能指標，是逆向工程的一個新的發展方向。對于加工后的零部件，進行掃描測量，利用逆向設計中的曲面重構技術構造CAD模型，將該模型與原始設計的幾何模型在計算機上進行數據比較，可以檢測制造誤差，提高檢測精度。另外，借助工業CT技術，逆向工程不僅可以產生物體的外部形狀，而且可以快速發現、定位物體的內部缺陷，從而作為工業產品無損探傷的重要手段。