EinScan  HX_3D掃描大型零件

3D掃描應用搭配軟體快速指南

隨著掃描技術的日漸普及,3D掃描器的使用也越來越普遍。若您有使用3D掃描設備的經驗一定了解3D掃描所得到的資料必需要經過處理和轉換,這些處理和轉換需要透過各種不一樣的軟體來進行。例如"點雲處理軟體"、“逆向工程軟體”、“3D檢測軟體”、”數位雕刻軟體”等,每一種軟體都有不一樣的功能,若挑選合適的軟體的話可以大大加速3D掃描檔案的應用,讓工作更加得心應手。

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本文根據不一樣的需求詳細說明處理3D掃描檔案所需的軟體,以及其適合的應用場景。若您正在評估導入3D掃描技術歡迎參考。

3D掃描資料處理流程

進入軟體討論前,我們先來了解一下3D掃描資料的處理流程。3D掃描首先得到的原始資料是由相當多的點所組成的“點雲資料”,每一個點分別記錄著空間座標,這些點雲資料需要進行合併和對齊,精準拼湊出立體形狀。同時,一般在掃描時不可避免會把桌子和周圍不需要的物體也掃進來,需要將這些無關的部分刪除掉。在拼接完成後會需要將點資料(.asc格式)進行網格封裝處理,也就是將點資料串成三角網格面,即所謂的.stl檔案格式。

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3D掃描後處理流程

網格封裝完成後,一般檔案都非常的大,需要將其進行適當的簡化,也就是把三角面的數量降低。此外,3D掃描過程中往往會有光打不到的死角,這些部分會得不到資料而產生的破面,破洞不大的話建議可對其進行補洞。輸出前可視需求將掃描檔案進行平滑化,方便後續的處理。以上步驟是掃描完成後必經的流程。

3D掃描檔案處理軟體種類

承上述,3D掃描的檔案基本上都需要進行編輯整理,不論是掃描原始檔(格式.asc)或是網格檔(格式.stl),都不容易直接在常用的CAD工程建模軟體(如Solidworks、CREO等)裡面使用。因此,若想導入3D掃描技術的話,建議搭配下面介紹的軟體,以便更好利用3D掃描得到的檔案做後續應用。

挑選重點

由於軟體各式各樣種類非常多,對於大多數剛入門3D掃描技術的使用者如何選擇適合的軟體是一大難題。我們建議在挑選適合的軟體前首先就是需要先將使用的目的及想要解決什麼問題給明確下來。以下整理掃描後的幾種常見應用如下。

1. 掃描物件做“複製”、“還原”即所謂的“逆向工程”。

2. 掃描物件進行尺寸比對分析。

3. 掃描物件進行外觀直接編輯建模。

一旦目標明確,就可以大幅縮小軟體選擇的範圍。

掃描物件做“複製”、“還原”即所謂的“逆向工程”

所謂逆向工程簡單的說就是將掃描得到的三角網格檔案盡可能的“描”回由“曲面”所構建出的“實體”模型的過程。三角網格面與CAD工程建模最大的差異是它僅僅只是由網格面堆疊出來的立體形狀,並非是精確數字所運算出來的曲面,其運算邏輯完全不同,因此一般的CAD工程軟體無法對網格面進行編修,將網格面檔案(.stl格式)直接上CAM進行機加工會得到不平整的面。

逆向工程會需要用到CAD工程建模技術,對於工程建模軟體有一定程度了解的使用者可較快速掌握。

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點雲網格處理軟體 (Geomagic Essentials)

Geomagic Essentials 具有處理點雲及優化網格資料的強大功能,他能將精準將掃描檔案對位拼接,去除不需要的資料外也能將環境或物件材質所造成的表面凹凸進行優化。

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此外,Geomagic Essentials可在網格檔上簡易快速擷取特徵、曲面、曲線及將網格面自動轉實體的功能,可將擷取出來的這些特徵、曲面、曲線、實體等輸出至自己習慣用的CAD工程建模軟體,利用這些特徵一邊參考進行建模還原。

逆向工程軟體 Geomagic DesignX

與Geomagic Essentials不同,Geomagic DesignX 軟體擁有完整的正逆向功能,是業界最全面的逆向工程軟體,透過Geomagic DesignX豐富的擷取功能可以快速從3D掃描檔案上擷取曲線(草圖)、曲面、特徵(平面、圓柱等)後,將片段的曲線進行草圖整理,進行拉伸、裁切、盡可能建模還原與掃描圖檔誤差小的工程圖。

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快速擷取曲面

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擷取曲線草圖

Geomagic Design X在逆向過程中可隨時與3D掃描圖檔進行比對,方便確認所有細部是否都符合設定的公差範圍內。

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原始點資料

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逆向完成後

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與掃描檔案進行比對

值得注意的是,一般所有的工件基本上都會有些微誤差,逆向繪圖過程中需要按照實務經驗將其修正回來(例如變形的圓孔、撞斷的卡扣等),特別是有對手件的零件,否則辛苦繪製的圖最後驗證發現有問題,功虧一簣。

掃描物件進行尺寸比對分析

檢測軟體 Geomagic Control X

加工的尺寸精度是現代工業相當重要的一環。隨著工業製造技術進步,相對檢測的門檻也越來越嚴苛,特別是近年逐漸興起的幾何公差,傳統手工卡尺量測方式已逐漸無法負荷,在這樣的趨勢下3D檢測逐漸受到重視。

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Geomagic ControlX 尺寸幾何公差量測

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Geomagic ControlX 操作介面

Geomagic Control X​ 是一款專業的品質控制和尺寸檢查的3D檢測軟體,針對品質控制、尺寸檢查幾何公差,功能相當強大。將3D掃描數據與CAD工程圖同時導入Control X,經過精準對齊後可進行各種比對。例如精度偏差顏色圖、2D/3D的尺寸、幾何公差量測,大量量測後還可製作產線品質趨勢控制報告,針對產線的問題點對症下藥有效改善。豐富的量測功能。

Geomagic Control X最主要的特色是簡單易學,主要功能整理在初始功能頁上,按部就班完成即可快速產出報告,不需要CAD建模技術也能在短時間內學會使用。

掃描物件進行外觀直接編輯建模

數位雕刻軟體 Zbrush

數位雕刻軟體是針對掃描得到的檔案外觀造型編輯修改的軟體,與上述逆向工程需要轉實體的步驟不同,數位雕刻軟體可直接編輯三角網格面快速改變外觀,操作流程直覺類似傳統雕刻,因此又稱為數位雕刻。

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3D掃描後處理流程

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Geomagic ControlX 尺寸幾何公差量測

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Geomagic ControlX 尺寸幾何公差量測

跟工程CAD建模軟體不同,Zbrush可自由快速調整外觀,相當適合搭配3D掃描有機造型的公仔、文物、人體等,外觀造形為主的設計使用。缺點是無法精準的指定尺寸及繪製平順的平面或曲面,輸出的檔案格式同樣為網格格式,建議搭配使用3D列印輸出。

總結

以上是針對不同的使用目的所做的簡單說明,搭配不同的軟體可以將3D掃描檔案做進一步的修改編輯。搭配不同的後續應用,例如設計變更、復刻改裝、射出成形、3D列印、數位保存、虛擬實境展示等,3D掃描的應用正在蓬勃發展!若您短期內有規劃採購3D掃描設備都歡迎聯絡我們起點設計專業的業務人員,歡迎來電預約賞機或現場測試確認是否符合需求。