計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）是使用電腦來協(xié)助創(chuàng)建敬育、修改或優(yōu)化設(shè)計(jì)的工具樟氢。CAD 軟件幫助設(shè)計(jì)師和工程師對形狀進(jìn)行建模并添加特征，以便最終生產(chǎn)零部件肪瘤。然而，CAD 過程是一個(gè)封閉的數(shù)字過程坐求，也就是說所有的運(yùn)行都是電腦自行以數(shù)字方式進(jìn)行蚕泽。但是，我們?nèi)绾谓槿脒@個(gè)過程呢桥嗤？要知道赛糟，我們也沒法把一個(gè)實(shí)物塞到電腦里呀！

您完全可以直接在 CAD 軟件中設(shè)計(jì)一個(gè)新零件砸逊，也可以用粘土或其他材料手工雕刻一個(gè)新零件璧南。老舊的零件和損壞的部件不能隨意丟棄，因?yàn)榻?jīng)常需要改造师逸、更換司倚，或?qū)⑺鼈儼惭b到一個(gè)新的設(shè)備或環(huán)境中。因此篓像，在現(xiàn)實(shí)世界和數(shù)字世界之間架起一座橋梁是非常有必要的动知，以便將一個(gè)現(xiàn)有的物體轉(zhuǎn)化為 CAD 模型。將實(shí)物轉(zhuǎn)化為虛擬 3D 模型的過程被稱為逆向工程员辩，而現(xiàn)實(shí)和數(shù)字世界之間的橋梁可以通過三維掃描來建立盒粮。

在設(shè)計(jì)新產(chǎn)品或改造現(xiàn)有部件時(shí)，工程師和設(shè)計(jì)師喜歡使用三維掃描儀來將粘土模型數(shù)字化或測量實(shí)物企电，以建造他們的 3D 模型并將其納入他們的設(shè)計(jì)中嘶在。

但是三維掃描儀的用途并不僅限于設(shè)計(jì)階段。其用途貫穿整個(gè)產(chǎn)品開發(fā)過程乃筐。生產(chǎn)結(jié)束后扎趋，三維掃描通過檢查零部件是否精確以及是否符合 CAD 模型來進(jìn)行質(zhì)量控制。接下來玄饶，隨著零件的使用莲态，三維掃描可以檢測是否發(fā)生任何變形，讓工程師和設(shè)計(jì)師知道他們應(yīng)該在下一個(gè)版本中加固李腐、改進(jìn)或修改哪些地方秤凡。

本文旨在向您介紹逆向工程的過程，并揭開“從三維掃描到 CAD 模型”過程的神秘面紗憎苦。我們還想探討用三維掃描儀生成的 3D 模型的質(zhì)量丘登。最后，我們想根據(jù)您的需求和預(yù)算烛蘑，幫助您選擇合適的三維掃描儀和 掃描到 CAD 軟件初之。

01通往 CAD 之路

假設(shè)您必須更換一個(gè)損壞的零部件或改造一個(gè)老舊的零部件，而這個(gè)零部件的原始 CAD 模型不存在或無法得到唱较。因此扎唾，您必須創(chuàng)建一個(gè)新的 CAD 模型來生產(chǎn)制造。您可以從零開始您的 CAD 設(shè)計(jì)，這很可能是一個(gè)漫長的胸遇、不堪重負(fù)的迭代過程荧呐，或者您可以利用現(xiàn)存對象的數(shù)據(jù)，將這些信息作為設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)纸镊，這將使您的工作更加準(zhǔn)確和高效倍阐。這個(gè)過程就涉及三維掃描。

以下是利用現(xiàn)有實(shí)物創(chuàng)建虛擬 3D 模型的典型步驟：

1. 通過對零部件進(jìn)行三維掃描獲取 3D 掃描網(wǎng)格數(shù)據(jù)（STL）逗威。

2. 提取尺寸信息峰搪，如幾何圖形、尺寸和橫截面凯旭。

3. 將模型導(dǎo)入 CAD 軟件并進(jìn)行 CAD 建模概耻。

4. 將生成的 CAD 模型（STEP 或 IGES）與初始三維掃描網(wǎng)格數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。

5. 分析反饋信息罐呼，并利用比較結(jié)果來優(yōu)化 CAD 逆向建模鞠柄。

6. 導(dǎo)出零部件的最終 CAD 模型以便進(jìn)行生產(chǎn)制造。

三維掃描儀能否直接輸出 CAD 模型尺夺？

簡單來說烧论，三維掃描儀生成一個(gè)網(wǎng)格或點(diǎn)云，提供關(guān)于零件表面幾何形狀的所有必要的尺寸信息舒叨。然后這個(gè)網(wǎng)格可以作為一個(gè)模板來繪制新的 CAD 模型旋挺。CAD 模型通常是使用非均勻有理基樣條（NURBS）來創(chuàng)建的，由曲線連接在一起的點(diǎn)組成踊眠，而三維掃描通常以網(wǎng)格形式導(dǎo)出揽券，由數(shù)百萬個(gè)小三角形組成。

因此布缨，三維掃描儀并不能直接輸出 CAD 模型。我們需要一個(gè)中間的 掃描到 CAD 建模階段來搭建橋梁玻市，將不可編輯的三角形轉(zhuǎn)換成可編輯的 NURBS 曲面柜涛，然后您就可以利用這些 NURBS 曲面來創(chuàng)建一個(gè)具有可編輯特征的實(shí)體 CAD 模型。

生成的 3D 模型有多好父独，是否需要后期處理格缘？

您可以根據(jù)需要使用不同的方法來創(chuàng)建現(xiàn)有物體的 CAD 模型。您可能想 (1) 創(chuàng)建一個(gè)具有準(zhǔn)確尺寸和精確角度的 CAD 模型酬屉，以開發(fā)和制造新的零部件半等，或 (2) 按原樣創(chuàng)建一個(gè)零部件（通常由有機(jī)形狀組成）的精確模型。方法一是創(chuàng)建一個(gè)設(shè)計(jì)意圖并輸出一個(gè)參數(shù)化模型呐萨。方法二是原樣再現(xiàn)杀饵，會輸出一個(gè)表面模型。混合模型也是存在的切距，即結(jié)合使用這兩種方法朽缎，將它們分別用于物體的不同區(qū)域。

要從三維掃描網(wǎng)格數(shù)據(jù)中得到一個(gè)參數(shù)化模型谜悟，您首先需要了解物體是如何被設(shè)計(jì)出來的话肖。為此，您必須通過在網(wǎng)格上創(chuàng)建實(shí)體葡幸，如平面最筒、圓柱體或橫截面，從掃描數(shù)據(jù)中提取信息蔚叨。這些操作直接在如 VXModel 這樣的掃描到 CAD 軟件中進(jìn)行 是钥。然后，參數(shù)化模型及其實(shí)體可以被轉(zhuǎn)移到您的首選 CAD 軟件中渺因。

同樣幅类，為了根據(jù)優(yōu)化的三維掃描網(wǎng)格得到一個(gè)自由曲面模型，您需要重新創(chuàng)建被掃描物體的確切形狀妙裸。為此姨桩，您必須通過填補(bǔ)孔洞、平滑表面和修剪邊界來改善和優(yōu)化網(wǎng)格數(shù)據(jù)睁去。然后戚促，在優(yōu)化后的網(wǎng)格數(shù)據(jù)上，您可以用控制點(diǎn)創(chuàng)建精確的自由曲面（NURBS）殃宜。同樣睡誉，在將自由曲面模型導(dǎo)入 CAD 軟件之前，所有這些操作都直接在掃描到 CAD 軟件中進(jìn)行挟撑。

三維掃描儀不能直接生成 NURBS 曲面（STEP 或 IGES）伤很，但掃描到 CAD 軟件可以。盡管如此嫩坷，然后仍必須將 3D 模型導(dǎo)入 CAD 軟件肺樟，以獲取符合設(shè)計(jì)意圖的參數(shù)化模型。

02選擇三維掃描儀和掃描到 CAD 軟件

在選擇三維掃描儀和掃描到 CAD 軟件之前逻淌，您必須確定您的需求么伯。

• 您需要掃描的零部件尺寸是多少？

• 其幾何形狀是簡單還是復(fù)雜卡儒？

• 您能輕松地把零部件搬到掃描工作區(qū)嗎田柔？

• 您需要什么樣的精度和細(xì)節(jié)清晰程度？

• 您的預(yù)算是多少骨望？

您需要一臺固定式還是移動式的三維掃描儀硬爆？

固定式掃描系統(tǒng)適合那些預(yù)算有限的人群欣舵，但正如其名稱所示，零部件需要搬到系統(tǒng)設(shè)備所在位置摆屯，而且固定式掃描系統(tǒng)大多只適用于小尺寸的零部件邻遏。移動式掃描儀，包括鉸接臂和手持式掃描儀虐骑，通常更準(zhǔn)確准验，更適合于大型部件，而且正如其名稱疆虑，它們可以帶到零部件所在位置躏叽，而不是反過來。

03用于 CAD 和逆向工程的三維掃描儀

Creaform 形創(chuàng)提供各種手持式三維掃描儀澄月，但其中有三個(gè)系列特別適合產(chǎn)品開發(fā)和逆向工程應(yīng)用淹佃。Creaform 形創(chuàng)三維掃描儀肯定可以滿足您在預(yù)算、速度和精度方面的要求脂惊。

HandySCAN 3D|SILVER 系列是一個(gè)性價(jià)比非常高的系列旁囤，適合那些希望根據(jù)客戶需求開發(fā)出更好產(chǎn)品的技術(shù)創(chuàng)新人員。預(yù)算較低的人也能負(fù)擔(dān)得起這款經(jīng)過驗(yàn)證和值得信賴的技術(shù)產(chǎn)品喝园，它可以縮短開發(fā)過程缭越。

Go!SCAN SPARK 專為那些從事產(chǎn)品開發(fā)、設(shè)計(jì)和逆向工程的人員提供了快速又便捷的三維體驗(yàn)省瓜。它可以幫助開發(fā)具有更復(fù)雜的形狀和設(shè)計(jì)的新產(chǎn)品秋鹅，加快上市時(shí)間，創(chuàng)造競爭優(yōu)勢彤笼。

HandySCAN 3D|BLACK 系列是市場上的一款非澄銎椋可靠和準(zhǔn)確的、通過 ISO 17025 認(rèn)證的便攜式三維掃描儀榜揖。它可以生成高精度的三維測量數(shù)據(jù)和高分辨率的結(jié)果勾哩，具有優(yōu)異的掃描質(zhì)量。

04從三維掃描到獲取最終 CAD 模型的方法

如前所述根盒，三維掃描和 CAD 建模就像兩條不同的地鐵線钳幅，需要三維掃描到 CAD 軟件來有效地將它們連接起來。

一種方法是選擇功能齊全的逆向工程（RE）軟件炎滞，如 Geomagic Design X，它能提供高性能的對齊诬乞、信息提取和特征建模功能册赛。功能齊全的 RE 軟件基本上取代了用于逆向工程的 CAD 軟件。事實(shí)上震嫉，對于每天或每周需要做逆向工程的設(shè)計(jì)師來說森瘪，它是一個(gè)“高端解決方案”牡属。這導(dǎo)致通常已經(jīng)習(xí)慣于使用某個(gè) CAD 軟件的設(shè)計(jì)師不得不學(xué)習(xí)使用這個(gè)具有不同功能的新軟件。它也比其他軟件更昂貴扼睬。

另一種方法是直接在 CAD 軟件中從零開始設(shè)計(jì)模型逮栅，而不求助于逆向工程。眾所周知补搅，CAD 軟件是設(shè)計(jì)師最喜歡的特征建模軟件安蔚，但從零開始繪制一個(gè)草圖可能是一個(gè)漫長而枯燥的過程。此外舱闪，CAD 軟件在網(wǎng)格編輯眼栽、對齊和從網(wǎng)格中提取信息方面的功能有限。

還有一種更吸引人的方法阶务，是選擇掃描到 CAD 軟件贸渐，如 Creaform 形創(chuàng)的 VXmodel 軟件模塊，它包括對齊忧龙、清理和優(yōu)化網(wǎng)格以及在將實(shí)體和橫截面?zhèn)鬏數(shù)?CAD 軟件（如 SOLIDWORKS当盘、Autodesk Inventor 和 Solid Edge）之前提取尺寸屬性在內(nèi)的所有功能，設(shè)計(jì)師可以用它來輕松地進(jìn)行特征建模渣雁。這種方法更有吸引力驮肄，因?yàn)樗裙δ荦R全的 RE 軟件更便宜；使用起來也更方便支读，而且更容易學(xué)會厦碎。

05三維掃描對 CAD 設(shè)計(jì)人員來說的優(yōu)勢

使用掃描到 CAD 軟件的逆向工程功能來創(chuàng)建 CAD 模型有諸多優(yōu)勢。它賦能設(shè)計(jì)師和工程師在更短的時(shí)間內(nèi)創(chuàng)建現(xiàn)有零部件的 3D 模型扇雕，減少在獲取一個(gè)可直接制造的零部件之前的迭代次數(shù)拓售，并在第一時(shí)間獲得理想的改裝零部件。它還可以縮短產(chǎn)品開發(fā)和上市時(shí)間镶奉。但是础淤，更重要的是，它為設(shè)計(jì)師和工程師提供了一個(gè)精確的建纳诳粒基礎(chǔ)鸽凶，使他們能夠在此基礎(chǔ)上建立和改進(jìn)他們的模型，而不是從零開始繪制模型建峭，這使他們有更多的時(shí)間來構(gòu)思復(fù)雜的幾何形狀玻侥、現(xiàn)代形狀和有機(jī)表面。

掃描到 CAD 軟件也是 CAD 專家的理想選擇亿蒸，因?yàn)樗梢允顾麄兒芸旎氐阶约涸瓉淼墓ぷ髁鞒讨写绽迹⒗^續(xù)使用他們首選的 CAD 建模軟件。如果您已經(jīng)掌握了 SOLIDWORKS边锁、Autodesk Inventor 和 Solid Edge 的用法姑食，那為什么還要學(xué)習(xí)全新的 RE 軟件呢波岛？

簡而言之，通過掃描到 CAD 的逆向工程功能不僅可以設(shè)計(jì)出更好的產(chǎn)品質(zhì)量道竖，而且可以通過更少的迭代次數(shù)在更短的時(shí)間之內(nèi)讓它們上市锅吝。這對具有復(fù)雜幾何形狀的復(fù)雜部件尤其有效。Creaform 形創(chuàng)的專業(yè)級三維掃描儀汰浊，如 Go!SCAN SPARK询晦，使逆向工程更有效、更快侯砸、更簡單挨奶。與其他解決方案相比，如 VXModel 這樣的掃描到 CAD 軟件俗衍，可以幫助您更快地回到您常用的 CAD 軟件中去粥萍，以繼續(xù)享受設(shè)計(jì)和創(chuàng)新的樂趣！

長按如下二維碼聯(lián)系技術(shù)專家

關(guān)于形創(chuàng)

憑借二十多年來的經(jīng)驗(yàn)不斷推陳出新簸隅，Creaform 形創(chuàng)開發(fā)犀挠、生產(chǎn)制造和銷售具有前沿技術(shù)的便攜式和自動化三維測量技術(shù)產(chǎn)品，為三維掃描撰钥、逆向工程燎字、質(zhì)量控制、無損檢測阿宅、產(chǎn)品開發(fā)和 MRO 等應(yīng)用領(lǐng)域提供創(chuàng)新解決方案候衍。其產(chǎn)品和工程服務(wù)賦能各行各業(yè)拓展應(yīng)用邊界，其中包括汽車洒放、航空航天蛉鹿、消費(fèi)品、重工業(yè)往湿、制造業(yè)妖异、石油和天然氣、發(fā)電業(yè)领追、醫(yī)療保健他膳、研究和教育等行業(yè)。

Creaform 形創(chuàng)總部位于加拿大魁北克省萊維斯市绒窑，在全球擁有 15 所當(dāng)?shù)剞k公室和一個(gè)由超過 125 家代理商組成的經(jīng)銷商網(wǎng)絡(luò)棕孙，業(yè)務(wù)遍及超過 85 個(gè)國家，為四大洲用戶提供周到的客戶服務(wù)些膨。Creaform 形創(chuàng)是 AMETEK 阿美特克公司旗下的一個(gè)業(yè)務(wù)部門恋猜，AMETEK Inc. 阿美特克公司是全球領(lǐng)先的工業(yè)技術(shù)解決方案供應(yīng)商，服務(wù)于各類高精尖的利基市場晴消，年銷售額超過 60 億美元贰嚷。

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