三維掃描技術在模具CAD/CAM中的應用

吳偉

摘要 三維成果將對機械設計、模具設計與制造、機械加工這3個專業領域開發起到一定的參考作用。對三維掃描技術的理論知識、CAD的理論知識和CAM的理論知識等幾個方面進行詳細探討，然后提出了三維掃描技術的實際現狀、CAD和CAM技術以及三維掃描技術與模具CAD/CAM的關系這幾個問題研究。通過問題的研究和總結讓我們對三維掃描技術在模具CAD/CAM的應用具有全面性的了解。

關鍵詞 三維掃描技術；CAD技術；CAM技術；CAD/CAM系統

1.三維掃描技術的發展和現狀

1.1三維掃描技術的概念

三維掃描技術是集合了機、光、電、計算機技術于一體的高興技術科技，主要用于對目標物體或者實際物品進行外觀結構、色彩繪成進行掃描，以便于獲取該物體或者物品的表面在空間上的空間坐標。三維掃描技術是一種能夠把實際物體的立體信息轉換為計算機能夠直接處理的數字信息，為實物數字化系統提供了相對便捷的方法。

1.2三維掃描技術的優點

三維掃描技術具有非接觸測量的優點。不像傳統的測量方式，要對物體進行實際性測量，不用測量其高度、長度和寬度就可以得到物體數據信息的優點。三維掃描技術還有速度快的優點。對比傳統的測量方式，不需要大費周章地準備多個測量儀器，也不需要找到一個適合物體大小的地方，只需要對著物體掃描就可以得到數據的優點，時間上縮短，效率也有所變高。三維掃描技術還有精準度高的優點。傳統的測量方式，需要多次測量，從而減少實驗誤差的存在。而三維掃描技術就是在此基礎上又得到提高，減少了這個實驗的存在。

1.3三維掃描技術的現狀

三維掃描技術從發展到現在以來，有許多的三維掃描原理被挖掘出來是值得讓我們高興的。近現代的三維掃描技術原理和采用方式都非常多樣，其中運用最廣泛的就是光學式的運用。主要使用的最多的是結構光方式，并且多用激光作為光源。根據這三維的掃描原理，我國將三維掃描技術運用在工業化設計、瑕疵品檢測、逆向工程、機器人導引、測量地貌、醫學研究信息、生物研究信息、刑事鑒定、數字文物典藏、電影制片、游戲創作素材等方面，顯示出我國對于技術研發具有廣泛性和可塑性的特點。

2.CAD/CAM系統的發展和綜合

2.1CAD技術的概念

CAD的英文全稱是CAMPUTER AIDED DESIGN，從英文字面上翻譯的意思是計算機輔助設計。CAD的最初概念只是科學計算和繪圖。而現在的CAD技術是指使用計算機系統對項目內容進行設計的全過程。許多的工作內容都需要用到CAD技術。包括資料內容的檢索、創作方案的構思、零件造型的設計、工程研究分析、工程設計制圖、文檔內容編制等工作。在進行設計的每個階段計算機都能發揮它的輔助作用，CAD是增強國民經濟的一項關鍵性高新技術。引起了工程界的關注和支持，迅速地在工業中運用并且日益完善起來。

2.2CAM技術的概念

CAM的英文全稱是CAMPUTER AIDED MANUFACTURING，從英文字面上翻譯的意思是計算機輔助制造、CAM利用計算機來進行生產設備管理控制和操作的過程。它通過輸入零件的工藝路線和工序內容對零件驚醒加工時的運動軌跡和數控程序進行操控。計算機輔助制造CAM的核心就是計算機數值的控制，簡稱為數控。CAM系統一般具有數據轉換和過程自動化兩個方面的功能。廣泛運用在機床應用以及其他各類設備的控制，比如沖壓機、火焰或等離子弧切割、激光束加工、自動繪圖儀、焊接機、裝配機、檢查機、自動編織機、電腦繡花和服裝裁剪等，成為各個相應行業CAM的基礎。

2.3CAD/CAM技術的運用

CAD/CAM技術的前身就是CAM和CAD的分開形式，是CAD和CAM技術的綜合技術系統、也就是制造工程技術和計算機技術的緊密結合、相互滲透于發展起來的一項綜合性應用技術。CAD/cAM技術是先進制造技術的重要組成部分。它的發展和運用使傳統的產品設計、制造內容和工作方式發生了根本性的變化。CAD/cAM技術的能力還是衡量一個國家科技現代化和工業現代化水平的一個重要指標。CAD/cAM技術的實踐證明：一個先進的技術設計可以轉變一個現代的實際生產力。減少勞動力的輸出是社會生產減少成本輸出的一種方式，這時候的CAD/CAM技術就起到了非常重要的作用，雖然不能完全取代人類手工，但是還是能夠減少成本輸出。21世紀初的機械制造業，總的發展趨勢為：柔性化、靈捷化、集成化、智能化、信息化（網絡化）、參數化。也代表著CAD/cAM技術需要在著幾個發展趨勢上進行運用和改善。

3.三維掃描技術在模具CAD，CAM中的應用

3.1三維掃描技術和模具CAD/CAM技術的關系

模具作為一種高附加值和高技術密集型的產品，模具技術含量水平就已經成為了衡量一個國家制造水平的一個重要指標。那么模具工業發展的關鍵點就是模具技術的進步。模具CAD/cAM技術是一種現代模具設計與制造的應用技術，它在對于模型器具的工藝制造起到了非常重要的作用。三維掃描技術是可以成為模具CAD/CAM技術前進的一個重要基礎，同樣也是模具CAD/CAM技術成功的重要媒介之一，為成功制造模具奠定了基礎。三維掃描技術對手板、樣品、模型進行掃描從而得到立體模型的尺寸數據，這些數據直接通過CAD/cAM軟件接口，在CAD/CAM系統上對數據進行修改和調整，有效地促成模具的形成、制造周期大大的縮短、高速制造出產品的優點。模具CAD/CAM技術是三維掃描技術的合作伙伴，三維掃描技術和CAD/cAM技術兩者的有效結合在一定程度上促進了社會生產制造行業的發展與進步。

3.2三維掃描技術在模具CAD/cAM中的應用

三維掃描技術在制造工業上的運用就是對實體加工制造產品的前身進行規范性測量并且將數據提示給模具CAD/CAM系統中。三維掃描技術的一個制造工業應用就是在于對生產線質量控制和產品元件的形狀檢測，例如金屬鑄件和鍛造、加工沖模和澆鑄、塑料部件（壓塑模、滾塑模、注塑模）、鋼板沖壓、木制品、復合及泡沫產品，最具有代表性的就是數控機床。通過前期工作，三維掃描技術對于零部件的長短大小、直徑數值進行測量然后再通過模具CAD/cAM技術對其加工和改善，然后制成成品。將三維掃描技術運用在模具CAD/cAM上大大地減少了項目設計過程中測量的問題、減少了人員使用的費用、減少了多樣測量機器運用的費用。這幾個方面的最終結果都是為企業的生產成本減少做出貢獻。CAD/CAM在根據數據信息對零件進行系統性改善，根據項目所需要的性能和優點來完善零件的用處，一層一層的技術運用都是為了讓該制造生產中所運用的零件達到完美的境界。完美的配合所有零件，對整個設備的運作都起到了非常巨大的作用，在模具CAD/CAM技術的道路上越走越遠、更加完美。

4.結論

模具CAD/CAM是一個綜合性現代新興技術手段，是一個國家的科技智能化、數字化、網絡化、具體化、綜合化的表現之一。機械制造行業的研究人員要細心地開發模具CAD/cAM的前中后期，它是一個項目設計、設備制造、資源利用成功的關鍵之一、三維掃描技術廣泛運用在各個行業，可見其作用的重要性。科研專業人士應當改善三維掃描技術在模具CAD/CAM中的不足，在研究的過程中吸取經驗和教訓才能讓設計和制造更加完美。