吳偉

摘要 三維成果將對機(jī)械設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)與制造、機(jī)械加工這3個專業(yè)領(lǐng)域開發(fā)起到一定的參考作用。對三維掃描技術(shù)的理論知識、CAD的理論知識和CAM的理論知識等幾個方面進(jìn)行詳細(xì)探討，然后提出了三維掃描技術(shù)的實(shí)際現(xiàn)狀、CAD和CAM技術(shù)以及三維掃描技術(shù)與模具CAD/CAM的關(guān)系這幾個問題研究。通過問題的研究和總結(jié)讓我們對三維掃描技術(shù)在模具CAD/CAM的應(yīng)用具有全面性的了解。

關(guān)鍵詞 三維掃描技術(shù)；CAD技術(shù)；CAM技術(shù)；CAD/CAM系統(tǒng)

1.三維掃描技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)狀

1.1三維掃描技術(shù)的概念

三維掃描技術(shù)是集合了機(jī)、光、電、計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體的高興技術(shù)科技，主要用于對目標(biāo)物體或者實(shí)際物品進(jìn)行外觀結(jié)構(gòu)、色彩繪成進(jìn)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(biāo)。三維掃描技術(shù)是一種能夠把實(shí)際物體的立體信息轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)能夠直接處理的數(shù)字信息，為實(shí)物數(shù)字化系統(tǒng)提供了相對便捷的方法。

1.2三維掃描技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

三維掃描技術(shù)具有非接觸測量的優(yōu)點(diǎn)。不像傳統(tǒng)的測量方式，要對物體進(jìn)行實(shí)際性測量，不用測量其高度、長度和寬度就可以得到物體數(shù)據(jù)信息的優(yōu)點(diǎn)。三維掃描技術(shù)還有速度快的優(yōu)點(diǎn)。對比傳統(tǒng)的測量方式，不需要大費(fèi)周章地準(zhǔn)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(shù)據(jù)的優(yōu)點(diǎn)，時間上縮短，效率也有所變高。三維掃描技術(shù)還有精準(zhǔn)度高的優(yōu)點(diǎn)。傳統(tǒng)的測量方式，需要多次測量，從而減少實(shí)驗(yàn)誤差的存在。而三維掃描技術(shù)就是在此基礎(chǔ)上又得到提高，減少了這個實(shí)驗(yàn)的存在。

1.3三維掃描技術(shù)的現(xiàn)狀

三維掃描技術(shù)從發(fā)展到現(xiàn)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(xiàn)代的三維掃描技術(shù)原理和采用方式都非常多樣，其中運(yùn)用最廣泛的就是光學(xué)式的運(yùn)用。主要使用的最多的是結(jié)構(gòu)光方式，并且多用激光作為光源。根據(jù)這三維的掃描原理，我國將三維掃描技術(shù)運(yùn)用在工業(yè)化設(shè)計(jì)、瑕疵品檢測、逆向工程、機(jī)器人導(dǎo)引、測量地貌、醫(yī)學(xué)研究信息、生物研究信息、刑事鑒定、數(shù)字文物典藏、電影制片、游戲創(chuàng)作素材等方面，顯示出我國對于技術(shù)研發(fā)具有廣泛性和可塑性的特點(diǎn)。

2.CAD/CAM系統(tǒng)的發(fā)展和綜合

2.1CAD技術(shù)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(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。CAD的最初概念只是科學(xué)計(jì)算和繪圖。而現(xiàn)在的CAD技術(shù)是指使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對項(xiàng)目內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì)的全過程。許多的工作內(nèi)容都需要用到CAD技術(shù)。包括資料內(nèi)容的檢索、創(chuàng)作方案的構(gòu)思、零件造型的設(shè)計(jì)、工程研究分析、工程設(shè)計(jì)制圖、文檔內(nèi)容編制等工作。在進(jìn)行設(shè)計(jì)的每個階段計(jì)算機(jī)都能發(fā)揮它的輔助作用，CAD是增強(qiáng)國民經(jīng)濟(jì)的一項(xiàng)關(guān)鍵性高新技術(shù)。引起了工程界的關(guān)注和支持，迅速地在工業(yè)中運(yùn)用并且日益完善起來。

2.2CAM技術(shù)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(jì)算機(jī)輔助制造、CAM利用計(jì)算機(jī)來進(jìn)行生產(chǎn)設(shè)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(nèi)容對零件驚醒加工時的運(yùn)動軌跡和數(shù)控程序進(jìn)行操控。計(jì)算機(jī)輔助制造CAM的核心就是計(jì)算機(jī)數(shù)值的控制，簡稱為數(shù)控。CAM系統(tǒng)一般具有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和過程自動化兩個方面的功能。廣泛運(yùn)用在機(jī)床應(yīng)用以及其他各類設(shè)備的控制，比如沖壓機(jī)、火焰或等離子弧切割、激光束加工、自動繪圖儀、焊接機(jī)、裝配機(jī)、檢查機(jī)、自動編織機(jī)、電腦繡花和服裝裁剪等，成為各個相應(yīng)行業(yè)CAM的基礎(chǔ)。

2.3CAD/CAM技術(shù)的運(yùn)用

CAD/CAM技術(shù)的前身就是CAM和CAD的分開形式，是CAD和CAM技術(shù)的綜合技術(shù)系統(tǒng)、也就是制造工程技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的緊密結(jié)合、相互滲透于發(fā)展起來的一項(xiàng)綜合性應(yīng)用技術(shù)。CAD/cAM技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)的重要組成部分。它的發(fā)展和運(yùn)用使傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造內(nèi)容和工作方式發(fā)生了根本性的變化。CAD/cAM技術(shù)的能力還是衡量一個國家科技現(xiàn)代化和工業(yè)現(xiàn)代化水平的一個重要指標(biāo)。CAD/cAM技術(shù)的實(shí)踐證明：一個先進(jìn)的技術(shù)設(shè)計(jì)可以轉(zhuǎn)變一個現(xiàn)代的實(shí)際生產(chǎn)力。減少勞動力的輸出是社會生產(chǎn)減少成本輸出的一種方式，這時候的CAD/CAM技術(shù)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(jì)初的機(jī)械制造業(yè)，總的發(fā)展趨勢為：柔性化、靈捷化、集成化、智能化、信息化（網(wǎng)絡(luò)化）、參數(shù)化。也代表著CAD/cAM技術(shù)需要在著幾個發(fā)展趨勢上進(jìn)行運(yùn)用和改善。

3.三維掃描技術(shù)在模具CAD，CAM中的應(yīng)用

3.1三維掃描技術(shù)和模具CAD/CAM技術(shù)的關(guān)系

模具作為一種高附加值和高技術(shù)密集型的產(chǎn)品，模具技術(shù)含量水平就已經(jīng)成為了衡量一個國家制造水平的一個重要指標(biāo)。那么模具工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵點(diǎn)就是模具技術(shù)的進(jìn)步。模具CAD/cAM技術(shù)是一種現(xiàn)代模具設(shè)計(jì)與制造的應(yīng)用技術(shù)，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(shù)是可以成為模具CAD/CAM技術(shù)前進(jìn)的一個重要基礎(chǔ)，同樣也是模具CAD/CAM技術(shù)成功的重要媒介之一，為成功制造模具奠定了基礎(chǔ)。三維掃描技術(shù)對手板、樣品、模型進(jìn)行掃描從而得到立體模型的尺寸數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)直接通過CAD/cAM軟件接口，在CAD/CAM系統(tǒng)上對數(shù)據(jù)進(jìn)行修改和調(diào)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(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)。模具CAD/CAM技術(shù)是三維掃描技術(shù)的合作伙伴，三維掃描技術(shù)和CAD/cAM技術(shù)兩者的有效結(jié)合在一定程度上促進(jìn)了社會生產(chǎn)制造行業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步。

3.2三維掃描技術(shù)在模具CAD/cAM中的應(yīng)用

三維掃描技術(shù)在制造工業(yè)上的運(yùn)用就是對實(shí)體加工制造產(chǎn)品的前身進(jìn)行規(guī)范性測量并且將數(shù)據(jù)提示給模具CAD/CAM系統(tǒng)中。三維掃描技術(shù)的一個制造工業(yè)應(yīng)用就是在于對生產(chǎn)線質(zhì)量控制和產(chǎn)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(fù)合及泡沫產(chǎn)品，最具有代表性的就是數(shù)控機(jī)床。通過前期工作，三維掃描技術(shù)對于零部件的長短大小、直徑數(shù)值進(jìn)行測量然后再通過模具CAD/cAM技術(shù)對其加工和改善，然后制成成品。將三維掃描技術(shù)運(yùn)用在模具CAD/cAM上大大地減少了項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程中測量的問題、減少了人員使用的費(fèi)用、減少了多樣測量機(jī)器運(yùn)用的費(fèi)用。這幾個方面的最終結(jié)果都是為企業(yè)的生產(chǎn)成本減少做出貢獻(xiàn)。CAD/CAM在根據(jù)數(shù)據(jù)信息對零件進(jìn)行系統(tǒng)性改善，根據(jù)項(xiàng)目所需要的性能和優(yōu)點(diǎn)來完善零件的用處，一層一層的技術(shù)運(yùn)用都是為了讓該制造生產(chǎn)中所運(yùn)用的零件達(dá)到完美的境界。完美的配合所有零件，對整個設(shè)備的運(yùn)作都起到了非常巨大的作用，在模具CAD/CAM技術(shù)的道路上越走越遠(yuǎn)、更加完美。

4.結(jié)論

模具CAD/CAM是一個綜合性現(xiàn)代新興技術(shù)手段，是一個國家的科技智能化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、具體化、綜合化的表現(xiàn)之一。機(jī)械制造行業(yè)的研究人員要細(xì)心地開發(fā)模具CAD/cAM的前中后期，它是一個項(xiàng)目設(shè)計(jì)、設(shè)備制造、資源利用成功的關(guān)鍵之一、三維掃描技術(shù)廣泛運(yùn)用在各個行業(yè)，可見其作用的重要性?？蒲袑I(yè)人士應(yīng)當(dāng)改善三維掃描技術(shù)在模具CAD/CAM中的不足，在研究的過程中吸取經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)才能讓設(shè)計(jì)和制造更加完美。