有限元分析
三維掃描儀(3D scanner)是一種用來偵測并分析現實世界中物體或環境的形狀(幾何構造)與外觀數據(如顏色、表面反照率等性質)的科學儀器,它的用途相當廣泛,在諸多行業得到應用,以下是3D掃描儀的一些常見用途。
1、質量檢測
質量檢測是質量管理所不可缺少的一-項工作,它決定了產品是否在下道工序使用時適合要求,或是在出廠檢驗,決定能否向客戶提供。三維掃描,采用最新科學技術手段,將產品三維模型與設計圖紙對比,對產品進行度量、比較、分析,并快速地判斷產品是否合格,為產品的質量判斷提供可靠理論依據。
2、三維建模
三維建模,顧名思義,三維模型的建立。在非工業領域,通過三維掃描,能快速獲取高模,為模型的制作提供了極大的便利;在數字化工廠、BIM等領域, 三維掃描快速、準確、安全地獲取生產線邛廠、建筑三維點云模型,結合建模軟件,亦可繪制CAD模型。
3、逆向工程
逆向工程,又叫“抄數”,用于仿制工作,它是平常意義上設計的反向過程。運用三維掃描儀對已有的模型進行掃描,得到三維模型數據,配合專業的技術手段進行模型重構,常用于對產品的二次開發設計。
4、數字存檔
數字存檔,即通過三維掃描技術將現實世界的對象轉化為X. Y. Z. R. G. B數字信息,然后“搬”入計算機或其它儲存設備進行永久性保留。數字存檔經常應用于不可再生文物的保護及影視場景的再次利用。
5、GD&T分析
GD&T分析包括形狀公差分析和位置公差分析。機械加工后零件的實際要素相對于理想要素總有誤差,這類誤差影響機械產品的功能,設計時應規定相應的公差并按規定的標準符號標注在圖樣上。通過三維掃描技術手段獲取零件三維模型,結合專業分析軟件,對零部件進行形位公差分析,根據圖樣設置公差范圍,從而通過色差等判斷零部件加工是否合格。
6、有限元分析
有限元分析(FEA,Finite Element Analysis) 利用數學近似的方法對真實物理系統(幾何和載荷工況)進行模擬。利用簡單而又相互作用的元素(即單元),就可以用有限數童的未知重去逼近無限未知重的真實系統。三維掃描技術快速準確構建三維模型,為專業有限元分析軟件提供基礎數據。
7、虛擬安裝
虛擬安裝又稱虛擬裝配。通過掃描獲職場景對象三維模型數據,在計算機中進行相對位置、尺寸分析,虛擬安裝不僅節約了大量的時間、資金成本,而且安全可靠。在船舶、建筑、工廠改造,新增設備、管線,管線路線設計,橋梁搭建等工程作業,三維掃描技術都應用其中。
8、干涉分析
干涉分析,廣義上理解為同一空間坐標系下的位置干涉分析。我們通常在UG軟件中對零部件(模具)進行靜動態干涉檢查分析,類似地,在船舶、建筑、工廠等領域進行虛擬裝配時,也可進行干涉分析。我們通過掃描采集場景三維點云數據,將新增的設備或管線模型與三維點云數據導入分析軟件,可以快速直觀地查看是否干涉及干涉位置。
9、工程測繪
測繪,是指對自然地理要素或者地表人工設施的形狀、大小、空間位置及其屬性等進行測定、采集并繪制成圖。三維激光掃描技術是測繪領域繼GPS技術之后的一-次技術革命,它突破了傳統的單點測量方法,具有高效率、高精度的獨特優勢。作為新的高科技產品,三維激光掃描儀已經成功的在城市建筑測量、地形測繪、采礦業廠、大型結構、管道設計、飛機船舶制造、 公路鐵路建設、隧道工程、橋梁改建等需要測繪的領域里應用。尤其是在異形面、結構的測繪中,三維掃描對尺寸、面積、體積的測量具有獨特的優勢。
10、形變檢測
形變監測,在精密測量工程中,對有可能發生形變的對象體進行監測。通過不同時段的監測數據的對比分析,掌握對象體形變規律,能有效地避免因對象體形變而帶來地災害損失。形變監測通常用于裂縫監測、基坑監測、房屋變形監測、邊坡監測、地表沉降監測、古城墻監測以及碼頭、大壩、橋梁、隧道、地鐵監測及形變課題研究等方向。
11、3D打印
3D打印(3DP) 即快速成型技術的一種,又稱增材制造,它是一種以 數字模型文件為基礎,運用粉末狀金屬或塑料、樹脂等可粘合材料,快速構造物體的技術。三維掃描應用在3D打印中,實現了快速的從“無"到“有”。該技術在珠寶、鞋類、工業設計、建筑、工程和施工、汽車、航空航天、牙科和醫療產業、教育、土木工程、槍支以及其他相關領域都有所應用。
11、VR/AR
VR/AR,即虛擬/增強現實。通過掃描,我們把三維場景“搬” 入計算機,配合VR系統,我們在任何場所都能“身臨其境”,進入博物
館、廠.船舶、建筑的每一處地方。以往我們想要了解瀏覽博物館等場所,往往只能通過圖片、視頻等資料,三維掃描的出現,將平面資料三維立體化,從三維掃描、全景拍攝到模型創建,模型的優化,添加聲音、動畫等輔助元素形成完整的VR環境,使任何人都能不受空間限制地體驗“現場"氛圍。
從上述文字中,我們大致知道了3D掃描的用途,但是必須要提醒一句的是,3D掃描的每個方案差異都是非常大的:大到幾千米的測繪、小到幾毫米的檢測,都是3D掃描的一個應用方向。
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