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3D技术在机械零部件逆向工程中的应用分析 陈卓摘要：通过3D扫描对机械零部件相应的点云数据进行获取，并运用数据处理技术，结合逆向软件设计，对二维图形和三维视图进行获取，再将逆向设计构建的模型对3D打印机进行导入，即能快速实现成型制造该技术对装配实验、机械零部件设计以及小批量生产具有较强的适用性本文浅析了3D技术概况，并结合相关案例探究了3D技术在机械零部件逆向工程中的应用关键词：3D技术;逆向工程;机械零部件前言：在机械制造领域中，逆向工程是指根据实物模型，测取相关数据，在此基础上对二维和三维CAD模型进行直接构造，并在设计制造中加以应用当前，3D扫描和打印技术日益发展完善，加速了机械零部件的设计制造，摒弃了设计周期较长、制模步骤繁琐的传统模式，3D技术特有的制造模式，为机械领域三维制造提供了高效的全新路线一、3D技术概述3D技术，主要包括两大内容，一是3D数据采集技术，二是3D成型技术前者包括两类技术，一类是机械式三坐标采集技术，一类是激光扫描采集技术其中，常规采集通常借助传统量具对零件尺寸进行直接测量，效率较为低下，且极易产生较大误差;激光扫描采集，通常借助三维激光扫描仪，并结合三坐标测量仪，通过激光扫描仪对产品表面相应的点云进行获取，并结合相关拼接和拟合软件，对产品实施数字化的三维建模[1]。

3D成型技术主要分为两类，一类是3D打印技术，一类是3D机械加工技术3D打印主要包括熔融挤压、粒状物料成型以及光聚合打印等技术1、3D数据采集技术3D激光扫描技术在诸多领域得到了日渐广泛的应用该技术通过激光测距的基本原理，对大量存在于被测物体表面的密集点相应的纹理、反射率和三维坐标进行记录，实现对被测目标相应的图件数据以及三维模型的快速构建[2]3D扫描仪主要包括动作捕捉仪、数据处理器、激光扫描头以及移动工作站等构成部分激光发射器将一组或者数组激光向被测零部件发射，被测零部件将激光反射后，由传感器对之进行捕捉，并经过工作站以及数据处理器的处理，实现点云模型数据的良好生成[3]通过3D激光进行扫描，要在旋转平台上放置零部件，并在测量平台上正确放置旋转平台，确保测量平台始终出现在动作捕捉仪相应的可视范围内;通过动作捕捉仪对扫描头与被扫描零部件二者的相对位置进行确定激光发射器将激光发射至物体表面，物体反射激光后，由激光接收仪对之进行接收，并向处理器传输在移动工作站上，对数据进行计算处理，据此实现对数据模型的有效生成2、3D打印从打印原理上看，3D打印机类似与传统打印机但是，就傳统打印机而言，其打印喷头仅能在X方向和Y方向自由移动;而3D打印机的喷头，能实现在X、Y、Z三个坐标中的自由移动。

将三维模型导入3D打印机后，即能通过控制器，对机械零部件实施3D打印另外，3D打印由电脑控制打印机，并通过重复叠加将打印材料按照三维图形，生成相应的立体实物二、3D技术在机械零部件逆向工程中的应用机械零部件逆向工程，是指对机械零部件产品的逆向研究和再现在逆向工程中，能获取机械零部件在组成结构、具体功能以及处理流程等方面的基本数据，有助于再利用机械零部件的优势，并增强机械零部件的产品功能在机械零部件逆向工程中，对3D技术进行应用，便于观察零部件细节和保留零部件，能对零部件强化细节处理3D技术通过电脑运作激光扫描，能基于对机械零部件的良好固定，获取精准性较强的扫描结果，其打印模型能完美再现机械零部件的具体细节，对于机械零部件的精准再造具有重要作用本文以3D打印矿山排水用叶轮为例，探究3D打印技术在机械零部件逆向工程中的应用1、三维扫描三维扫描主要包括如下步骤：（1）对矿山排水用叶轮进行选取，对损坏零部件进行观察，据此对扫描方案进行确定2）清理测量的机械零部件，将零件表面存在的污渍清除，实现准确的数据采集;开展三维扫描，将控制标靶贴在零部件表面，实施扫描，将4到5个控制标靶贴在其表面，帮助动作捕捉仪对零件具体的空间位置进行定位。

手持便携式激光扫描头从上、下、左、右、前、后等方位分别对零件各部分进行扫描，要确保被测零件与激光探头全程出现于动作捕捉仪的固定视野，确保动作捕捉仪与激光探头保持畅通的通信，防止信号质量差导致数据采集出现错误激光探头完成数据采集后，由处理器对数据进行处理，并对工作站进行输送，在计算机屏幕上形成三维扫描，并形成可视化的三维图形成像和相关记录，促进人机交流借助处理软件VX对三维数据进行处理，将生产所需的相应的点云格式导出2、对数据进行处理并建模前期完成数据扫描后，要在后期对之进行处理并建模将数据导入Geomagic Studio中按照步骤实施降噪以及数据精简处理，将处理后的数据导入CATIA软件中，实施有效的曲面重构，对扫描过程中存在的数据误差进行甄别，实现对扫描误差的人为控制;对零件存在破损的部分，实施有效的数据修复，获取良好的三维模型相关数据将获取的三维数据对3D打印机直接导入，据此实施打印3、3D打印可按照两种方案3D打印排水用叶轮方案1：借助3D打印技术，并与反模铸造技术相结合;方案2：直接通过3D金属打印机对金属零件的毛坯进行打印，再实施精加工可运用ABS工程塑料将机械零部件的相应模型打印出来。

结语综上所述，在机械零部件逆向工程中应用3D技术，能实现对三维数据的准确获取，并构建逆向设计三维模型，还能借助3D打印小批量地制造加工机械零部件，避免零件损坏影响设备的正常运行参考文献[1]康宇翔. 3D技术在机械零部件逆向工程中的应用探讨[J]. 广东蚕业， 2017， v.51（12）：24-24.[2]郭晓鑫. 3D技术在机械零部件逆向工程中的应用与探究[J]. 现代制造技术与装备， 2018， （8）：93，96.[3]杨航. 3D技术在机械零部件逆向工程中的应用[J]. 能源与环保， 2015（1）：92-94. -全文完-。