Artec 3D扫描技术将草图到CAD的工作流程从数周缩短至数小时
挑战:无论是CAD数据已丢失、损坏还是根本没有存在过数字版本,都需要在没有原始CAD数据的情况下改进现有产品设计。
解决方案:Artec Leo, Artec Space Spider, Artec Studio, Geomagic Design X
效果:完成了包括所有必要细节的家具3D模型,可在已有设计上进行扩展,也能创建适配的新零部件。在某案例中,Kimball International成功地为躺椅不同设置下的连接件完成了数字化,制作出了能用于第三方家具的零部件。整个过程不到 24 小时,而以前需要两周时间。
为何选择Artec 3D?: 从机械臂式3D扫描设备升级到无线一站式设备Artec Leo,提升了操作灵活性,解锁了实时反馈功能,用户能够在单次扫描中捕捉到所有关键细节。为了达到极致的精度,用户还可以使用Artec Space Spider进行数字化,通过Artec Studio将数据与Leo扫描合并,在 Design X中转换为 CAD,并进行迭代或3D打印。
![Kimball International](https://artec3d-cn-production-d9.s3.cn-north-1.amazonaws.com.cn/styles/928/s3/content-hub-images/kimball-1.jpg?itok=jit_e9nZ)
Kimball International的Alex Mlsna与Artec Leo一起进行三维扫描。供图:Kimball International
对于各行各业的工程师来说,这是一个老问题,但却始终非常重要:在没有原始CAD设计数据的情况下,如何进行逆向工程?
这个问题在处理老旧零件时尤其突出,有些零件出现在3D 建模时代前,意味着设计草图很容易被涂改,也可能完全丢失。全球化正在让世界变得越来越小,制造商们已经将许多零部件的生产外包出去,这使得无障碍共享设计变得至关重要。
Kimball International是一家涉足工作场所、健康、教育、酒店领域的家具承包制造商。对他们而言,这些问题最近集中爆发,直接影响了产品的准时发布。
在设计诊疗椅时,该公司发现需要制作一些零件,以适应由第三方制造的钢制躺椅杠杆组件。也就是说,团队需要获得这个部件的设计文件,而供应商尽管愿意分享,却只能提供PDF图纸,和能用于高速迭代的3D设计数据完全不同。
如需完成精准数字化,同时又不延迟产品发布,就需要精度极高、速度飞快、灵活自如的设备。由于现有设备无法胜任这项任务,团队转向了Artec Leo和Artec Space Spider,并迅速从这项投资中获得了回报。
Leo缩短交付时间
Kimball International首次涉足三维扫描时,希望能在不使用标记点的情况下捕获产品数据,因为标记点操作既昂贵又耗时。为此,他们采用了安装在机械臂上的激光扫描仪,虽然这种方式能够捕捉到可用数据,但设备的固定基座限制了移动性,使得扫描过程非常缓慢。
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位于印第安纳州贾斯珀的Kimball International总部。供图:Kimball International
当Kimball International得知Artec Leo 这款全无线设备,且发现它每秒能采集多达 3500 万点,他们立刻联系了Digitize Designs进行升级。
自从Artec大使帮助Kimball International团队设置好设备后,他们就再也没有迟疑,因为Artec 3D扫描可以完全满足所有的数字化需求,他们还将机械臂扫描转移到了质量控制中。Leo不仅实现了速度上的升级,它先进的跟踪和反馈功能也是提高效率的关键因素。现在,捕捉一张诊疗椅,并完成建模,只需要不到24小时。
“Leo最受我们青睐的地方是,扫描过程中一旦跟踪中断时,它能重新识别特征,”Kimball International技术服务经理Alex Mlsna说。“此外,其无线设计,让您可以自由移动,还能实时看到正在扫描的内容。你甚至可以将它连接到一个IP地址,通过更大的屏幕查看Leo 显示的内容。”
“最初,我们开过四场演示会议,非常挑剔。但发现Artec Leo后,发现它轻松击败了市场上的三大主要竞品。”
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Kimball International进行三维扫描的倾斜装置。供图:Kimball International
Kimball International位于美国印第安纳州的工厂采用大量先进技术,因此,他们早晚会从终端部件数字化走向终端部件3D 打印。
为了实现这一目标,设计团队明白他们需要捕获尽可能精准的数据。因此,他们还配备了 Artec Space Spider。Space Spider是一款计量级设备,精度高达0.05毫米,能采集更详细、更高分辨率的数据集,非常适合3D建模和选择性激光烧结(SLS)或粘结剂喷射3D打印。
最初,Kimball International使用3D打印来制造工厂的量块、夹具和替换工具,但很快,这项技术就成为了工厂运营的关键力量。事实上,许多原型现在都通过3D打印来进行耐久性和结构测试,这项技术也制作了最终成品中至少28个部件,并销售给客户。
“我们知道我们需要一台分辨率更高的设备,能采集更精密的细节,所以我们入手了Space Spider,”Alex Mlsna 解释道。“它非常有用,我们可以对许多真实部件进行数字化处理和修改,并在3D打印机上打印生产。实际上,几乎没有我们不能3D打印的东西,至少没有3D扫描后不能打印的东西。”
从扫描到CAD
无论是只用Artec Leo,还是同时使用Artec Space Spider采集了物体数据,Kimball International团队的扫描处理工作流程都通过Artec Studio完成的,从一键式整体配准开始。如需处理两台设备的扫描数据,也可通过该软件合并扫描数据,将高分辨率数据制作成细节丰富的网格模型。
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Artec Studio上的Kimball诊疗躺椅扫描图。供图:Kimball International
为了进一步微调这些3D数据集,Alex Mlsna 表示,他以前使用Artec Studio直观的自动扫描模式,该模式会自动替您选择理想的数据处理算法。现在,他对软件细节越来越熟悉,便开始更多采用手动处理,但由于需要的清理工作非常少,通常只需将网格直接发送到Geomagic Design X。
这款高级逆向工程软件的自动曲面工具能根据特征创建CAD 模型,并在需要时导出STL文件,用于 3D 打印。尽管Mlsna之前就使用过Design X,但他惊喜地发现,Artec 3D 扫描技术可以轻松集成,速度明显提升,将3D建模时间缩短了60%。
Mlsna 说道:“Artec Studio在后期处理和网格准备、制作曲面方面做得非常好。过去,我经常需要在导出之前进行清理,但现在不需要了,这是Artec卓越性能的杰出体现。”
下一个目标:建模制造单元?
成功开发、制造并推出了可调节诊疗椅设计后,Kimball还将如何利用他们的三维扫描数字化工作流程呢?
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Kimball完成的诊疗躺椅。供图:Kimball International
Kimball International在产品数字化方面持续努力,现在他们已经将逼真的3D模型用于营销。然而,他们也在考虑进军一个新的领域:工作单元设计。目前,该设计流程仍依赖于 2D CAD布局,这对于人体工学评估而言不太理想。因此,在Mlsna来看 ,这为他们公司带来了一个新机遇。
“我们还没有做到这一步,但这完全有可能实现。总体来说,Artec 3D扫描在制造方面对我们很有价值,我们做的不只是简单的数字化了,”Mlsna 总结道,“我们现在可以帮助产品工程处理没有现成CAD文件的任务。这才是真正的逆向工程。”
故事背后的扫描仪
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