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

作者 Paul Hanaphy

3D扫描仪

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。

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。”

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。