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沖壓模具在汽車的生產過程中，是非常重要的一個部分，其生產過程主要是分為兩個工序，包括模具鑄件的生產以及後續的模具機加工，這兩個部分一般是由上下游企業分工完成。 本期，將分享高精度3D掃描技術在汽車沖壓模俱生產過程中的重要作用。
天津虹岡引進高精度3D掃描器技術，源自於其下游模具機械加工業者也正在運用這項技術來進行尺寸的檢測，為了能夠更好地提升產品品質，天津虹岡和Shining 3D合作，先後兩次購買FreeScan系列手持設備，並且得到了良好的應用效果。   由於汽車沖壓模具主要應用於汽車覆蓋件的製作中，包括側圍、翼子板、四門兩蓋、頂蓋等，不少模具鑄件尺寸較大，在使用高精度3D掃描器之前，天津虹岡採用單眼相機來進行攝影測量。 但是攝影測量只能測量一些點坐標資訊，雖說不影響鑄件的交付，但是在沖壓模具機加工的時候，只能進行部分參考，特別是製作汽車覆蓋件時，對於整個型面具有很嚴格的要求。
這裡指的攝影測量是利用被攝物體影像來重建物體空間位置和3D形狀，通俗可理解為透過單眼相機來拍攝鑄件，進行重建計算，從而獲取點座標資訊。這與我們之前介紹的FreeScan UE Pro和FreeScan Trio所集成的攝影測量有所不同，這裡是直接用來測量，而3D掃描器所集成的攝影測量主要是準確獲取框架點信息，來保證數據拼接的準確性，從而實現整體精度的控制。  在引入了高精度3D掃描技術之後，天津虹岡採用FreeScan系列3D掃描器進行鑄件的完整3D資料獲取，從而進行「面」尺寸資訊的測量和全尺寸檢測。 當鑄件交付給機械加工企業時，附上3D檢測報告，色譜圖可以直觀顯示完整的加工餘裕情況，能夠更順暢地實現產品交付，同時也能夠助力下游企業高效生產。這也避免了先前在加工出現過切時，由於尺寸資訊不全，導致的上下游企業間責任難以界定的情況，穩固了雙方的合作關係。  - 3D掃描資料 -  - 色譜示意圖，非使用者實際用圖 - 作為汽車沖壓模具製造企業的生產工具，高精度3D掃描具有以下特徵： ✦ 高精度，FreeScan系列手持式3D掃描器具有高精度且重複性精度穩定的特徵， FreeScan UE Pro/FreeScan Combo的精度為0.02mm，保障測量結果的準確性。 ✦ 高效便攜，由於汽車沖壓模具一般均較大，測量過程中， FreeScan系列手持式3D掃描器掃描快速流暢，且便攜易用，能夠在生產車間中直接進行工作。 ✦ 通用性強，FreeScan系列手持式3D掃描器能夠測量不同形狀、大小，材質的汽車沖壓模具， 且具有很強的材質適應性，無懼高亮材質，無需噴粉，直接掃描。  由「點」檢測升級成「面」檢測，高精度3D掃描技術提升了汽車沖壓模具鑄件企業產品尺寸檢測的全面性，能夠更好地實現上下游企業的協作。
除此之外，憑藉其高精度、高效便攜、通用性強的特性，高精度3D掃描已逐漸成為汽車工業中標準的3D測量工具，可廣泛應用於汽車設計、各項零件尺寸檢測等，助力汽車工業的快速發展。
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 德國斯圖加特–2023年11月6日：3D數字化技術創新者SHINING 3D自豪地推出FreeScan Trio，這是其高端3D掃描解決方案系列的最新成員。該掃描器在Formnext展覽上首次亮相，這是增材製造及所有相關流程的領先展會，並在SHINING 3D展位12.1 E21號展示。 在今年早些時候成功推出FreeScan Combo以及公司最近獲得的ISO:17025認證之後，FreeScan Trio以其創新功能和無與倫比的性能，為計量級3D掃描設定了新的標準。  FreeScan Trio 在雷射3D掃描技術方面取得了顯著的進展，提供無需標記的掃描能力，通過98條雷射線模式和三個500萬像素相機系統實現。特別是對於涉及大型物體的項目，無需標記的掃描顯著減少了準備時間。 此外，該掃描器能夠每秒捕捉驚人的3,010,000個點，成為其類別中最快的手持式3D掃描器。 配合650 x 580mm的大視場，它在更少的掃描中捕捉更多的數據。  除了98條雷射線模式外，FreeScan Trio還提供單條線模式，並行7條平行線模式以及26條交叉線模式。這些模式可以應對各種行業的不同項目，賦予該掃描器 SHINING 3D產品中現在通用的多功能性。標記的情況下，這些模式的準確度可達0.02mm，體積準確度可達0.02 mm。 最後但同樣重要的是，FreeScan Trio還配備了一個與SHINING 3D實用的磁性刻度尺條一起使用的攝影測量模式，消除了額外編碼目標的需求。該模式將體積準確度縮小到0.02mm + 0.015mm/m。無論是處理大型組件還是審查複雜部件，新的FreeScan Trio都是任何工程師或設計師值得信賴且強大的助手。   手機的快速更新升級，是資訊時代的常見現象，在這背後，也離不開強大的供應鏈體系。如今，曲面造型是手機設計中的重要元素。那強大的供應鏈體係是如何快速運轉，高效提供符合設計要求的相關曲面配件，例如，面板玻璃？ 此次我們走進手機供應鏈廠商，探討其高效靈活供貨背後的成功經驗。  曲面面板玻璃透過熱壓彎曲加工，加工後，整個弧面會有一定的變形，掌握弧面的變形狀態與變形趨勢是調整製程參數、加速生產流程的關鍵。   最終結果：進入「試產-測試-調整製程參數-試產」的循環往復製程，生產進程緩慢。  如此，快速地進行整個弧面的測量，得到精確的形變數據，是生產廠商提升自身競爭力、加速供應鏈運轉速度的重要因素。 針對這種曲面的高精度3D尺寸測量，採用3D掃描技術，以非接觸式的方式可以達到高效、高質的應用效果。在此案例中，廠商採用了 OptimScan-5M高精度藍光3D偵測系統，成功進行了手機曲面面板玻璃的快速且準確的3D偵測。   高精度：最高精度可達0.005mm，且重複精度穩定，取得準確3D資料； 高效率：單幅掃描速度≤1.5秒，搭配自動轉台， 1分鐘內即可完成資料的取得； 高品質：採用1080P光機和500萬高解析度工業相機，所獲得的數據品質完整、光滑； 便捷上手：可換鏡頭，依掃描需求便捷切換掃描範圍，同時搭配自動轉台，解放操作人員，省時省力。  3D掃描資料  在完成首次路徑編程後（首次路徑編程約10分鐘），將3D掃描資料導入偵測軟體，1分鐘以內即可自動輸出偵測報告，產生色譜圖直觀顯示變形位置、精確分析週邊曲線曲率的變化等 四邊弧形曲率變化分析  - 上下短邊分析 -
 - R角分析 -  外觀變形趨勢分析  - 整體形變分析 -  - 截面分析 - 應用結果 透過 OptimScan-5M高精度藍光3D偵測系統，可以快速取得完整的3D數據，為製程參數的調整提供明確的方向與數值，使得模具修改，高壓調試，cnc機械加工這幾個重要環節能夠順利開展，減少各環節測試的時間與次數，加速整體生產進度，大幅提升生產效率。
整個供應鏈體系，如同一個圈，環環相扣，一個環節的加速，可以推動整個體系的高效運作。透過高精度的3D掃描技術快速獲取曲面玻璃形變數據，加快了上游供應鏈廠商的生產流程，進而助力手機等3C電子產品的快速更新迭代。 APR公司是一家從事賽車設計、製造、開發和維護的公司，在該領域已深耕20餘年，並在全球享有盛譽。APR 公司對賽車的熱愛，促使他們不懈地追求更高的精度和完美程度，於是他們在工作流程中引入了3D掃描技術。 APR公司將為我們分享他們是如何透過高精度3D掃描器大幅提升賽車開發設計、製造及維護效率的！  風洞模型掃描&外包帶來的挑戰為確保賽車的空氣力學性能，APR通常會在實際製造賽車前設計製作一個等比例的賽車模型來進行風洞測試。俗話說「風洞一響，黃金萬兩」。在風洞試驗場進行風洞測試，需要花費大量的時間和金錢成本。且測試中存在多個變量，可能會導致結果有誤差需要反覆測試，這也意味著時間和金錢成本的大幅攀升。 因此APR在賽車的設計開發中結合了虛擬風洞測試，透過高度自動化和流程化的模擬過程及高品質的CFD技術精確、快速地預測汽車的空氣動力學性能。為了確保CFD測試的準確性，這就要求APR提供高精度的賽車結構3D資料。  在此之前，APR的汽車風洞模型掃描是外包給掃描服務公司的，而這不但沒有提升他們的開發效率，反而帶來了許多不便。 一是耗時長，掃描汽車模型往往需要花費一天。 二是數據可用性不高，為保證細節，外包公司交付的均為高解析度的3D數據，而這無疑加大了APR公司的模型後處理工作難度。因此當APR的代表看到 EinScan HX雙藍光手持3D掃描器的出色性能後，他立刻決定引進 EinScan HX 來提升賽車的開發效率！  EinScan HX 雙藍光手持3D掃描器只需簡單設定電腦和電源線連接，即可立即開始掃描，只需花費之前十分之一的時間即可完成汽車風洞模型的掃描。掃描效率大幅提升的同時又節省了與外包公司中轉溝通時間，大幅提升了APR的建模效率。 採集到的高精度3D資料可以立即匯入CAD軟體進行設計和調整。然後將調整後的3D模型導入CFD模擬軟體執行CFD模擬測試。CFD模擬軟體中的視覺化測試資料有助於修改設計和重複測試，直到模擬結果令人滿意為止。 和傳統的風洞試驗相比，CFD的結合可以模擬更多測試環境，也大大節省了成本。  風洞模型&掃描資料  雷射模式下貼點掃描  藍光LED模式下不貼點掃描  EinScan HX也在APR的汽車維修業務中發揮了重要作用。以前在維修一些舊汽車的時候由於沒有原件的藍圖，定制難度高，往往需要四處採購原廠的零件。購買成本高昂，通常要花費數十萬日圓。然而現在，在3D掃描器的幫助下，APR可以直接掃描零件原件，然後在3D軟體中修復，最後導入3D列印機自主製造新零件。「我們的目標是在線提供這些零件，並將其轉變為有利可圖的商業模式」，公司所有者說。為了實現這個願景，APR和Shining 3D也正通力協作，整合雙方優勢，致力於打造「3D掃描-3D列印」的數位化全鏈條零件開發客製化方案。 
✦ 高效率： EinScan HX採用非接觸式測量，受外形、材質限制少，在獲取精準的外形數據後，可以快速將數據轉化為網格數據，無縫銜接後續的設計軟體。 ✦ 高性能： ①雷射模式下，精度高達0.04mm，最小點距0.05mm， 1：1高精細度還原汽車模型、零件的尺 寸及表面細節，即可滿足CFD的測試需求，又可用於完美復刻汽車零件。 ②快速模式下，掃描速度可達1,200,000點/秒，採用藍光LED模式掃描，無需粘貼標誌點即可快速獲取3D數據，對於一些不可黏貼標誌點的區域非常友好。 ③得益於雙藍光創新演算法優勢，提高了對掃描材質和環境光的適應性，在風洞模型黑色、電鍍反光等區域的掃描中也有出色表現。 ✦ 高效益：透過EinScan HX取得的3D數據作為產品研發、維修、迭代的基礎，可大幅縮短產品的研發和維修週期，讓賽車有更優異的性能表現。操作簡單： EinScan HX 操作簡單，掃描設定和資料擷取過程都十分便捷，掃描零基礎的工作人員也可快速上手。 此次我們要掃描一個人工心臟瓣膜，以獲取其完整的3D數據，後期可用於金屬瓣架的最佳化設計以及進行模擬教學。
在本案例中，我們需要取得一個人工心臟瓣膜的金屬瓣架的完整3D數據，由於其為薄壁網狀結構，且體積較小，掃描難度較大。  - 薄壁網狀結構，細處厚度僅0.3806mm - 我們使用的是OptimScan 9M高精度藍光3D檢測系統，憑藉其高性能的硬體模組以及強大的3D重建演算法，快速獲取了人工心臟瓣膜金屬瓣架的完整3D數據，每一個細節均準確還原。   - 掃描流程及掃描資料 -
那麼OptimScan 9M是如何能夠完成這項高難度的掃描任務呢？ 首先，是強大的硬體配置，眾所周知，3D掃描原理是設備光機投出光柵在物體上，光柵在物體表面產生一定畸變並反射，兩側相機同時採集反射信息，最後通過軟體進行運算出3D數據模型。  那麼硬體配置上，OptimScan 9M採用的是高性能光機，且採用窄頻藍光光源，在影像擷取過程中，可有效過濾周圍環境光幹擾，獲得高品質掃描資料。同時，系統搭載900萬像素高解析度相機，可獲得高精細特徵。
那麼，除了強大的硬體配置，OptimScan 9M核心使用的是Shining 3D研發團隊基於20年產業積累，自主研發的3D重建演算法。 軟硬兼修，OptimScan 9M 能夠取得高精度（最高精度可達0.005mm）3D資料以及擁有強大的細節還原能力，已應用於眾多精密工件的3D測量中。 接下來OptimScan 9M將持續服務於航太、3C電子、醫療器材等細分領域，推動精密製造的降本增效！
神州精工與SHINING 3D合作，引進高精度工業3D檢測方案：採用FreeScan UE Pro多功能雷射手持3D掃描器，快速取得瓜瓣、封頭等產品的完整3D數據，和設計數據相對比，快速、直觀得到全尺寸準確檢測結果。 透過工業3D掃描器技術的賦能，神州精工實現了3D數位化測量能力升級，升級後，神州精工的檢測效率、檢測能力均實現了大幅提升。  傳統方式使用樣板檢測 升級後，採用3D數位化測量方式，節省了傳統的製板時間，且每個瓜瓣的偵測時間較短，一個1公尺左右長的瓜瓣，3D掃描時間僅需1-2分鐘，效率很高。同時，FreeScan UE Pro 精度為0.02mm*，且重複性精度穩定，測量準確，大幅提升了準確度。  3D掃描  瓜瓣3D檢測結果 在面對直徑5-6公尺的大型封頭時，傳統的偵測方式往往無法滿足尺寸偵測需求。3D數位化測量能力升級後，神州精工採用的FreeScan UE Pro，其整合了新一代雙眼攝影測量（結合攝影測量，體積精度達0.02mm+0.015mm/m*），能夠輕鬆、準確地把控大型封頭的整體成型尺寸。 檢測完成後，可提供3D檢測報告，與封頭產品一併交付，檢測結果一目了然，客戶可以更加放心地使用神州精工的產品。  攝影測量  3D掃描  封頭3D檢測結果 「神州精工作為專業的封頭製造企業，今年正好是建廠50週年。從2019年開始，我們進行二次專案建設，同時持續深挖用戶需求，逐步梳理出核電、航太、軍工高端產品業務線，為實踐公司國際化、高端化、特材化發展策略，持續規劃並投入數位檢測系統，今年我公司引進上線先臨三維數位全景掃描檢測，相比傳統檢測方式，同等場景下，人工節降30%、物料成本節降50%、檢測效率提升80%，為'數字封頭'的全工序信息化打下堅實基礎，也助力我們傳統製造向先進製造轉型樹立典範榜樣。” — 河南神州精工製造股份有限公司 品質管理部朱總監 在工業維護和修復中，準確的測量對於處理設備故障和提高運營效率至關重要。像FreeScan UE 11這樣的計量3D掃描器在這些情況下是理想的工具，因為它們可以在最短的時間內捕捉準確、精確的3D數據。這些結果可以用於反向工程、迭代設計和其他與CAD相關的應用。 此篇分享 SHINING 3D合作夥伴 ATEGROUP 如何通過3D掃描和CAD模擬幫助客戶修復SAG(半自動磨粉磨機)的過程。 問題：耳軸損壞ATEGROUP 的客戶在其價值鏈中使用半自磨機來研磨材料。因商業機密性能透露的細節很少，但很明顯，材料準備始終是生產的關鍵部分。材料品質是產品品質的基礎。 然而，客戶發現他們的半自磨機已損壞；在研磨過程中，材料從機器中漏出。他們很快就發現機器的入口耳軸和出口耳軸（負責物料輸送的重要部件）破裂了。 由於材料從工廠洩漏，團隊面臨嚴重的問題。它不僅關係到營運效率，也關係到員工的安全。 解決方案 3D掃描和反向工程為了修復擺輪，客戶選擇了提供3D掃描和反向工程服務的哥倫比亞公ATEGROUP。他們使用多款SHINING 3D掃描器提供這些服務。 ATEGROUP為這個項目設定了兩個目標： ✦ 確定最適合加固擺輪的技術 ✦ 獲取擺輪和驅動單元的精確2D圖紙，以進行生產加工 首先，ATEGROUP對SAG磨機的部分進行了3D掃描。對於長約2.5公尺到3公尺的大型部件，3D掃描器的便攜性和速度至關重要。團隊能夠輕鬆使用輕巧的FreeScan UE 11對整個磨機進行3D掃描。 然後，在將標記放在磨機金屬表面之後，團隊迅速使用掃描器捕捉了額外的數據。 FreeScan UE 11投射11條交叉的雷射線，以每秒1.35百萬個點的速度獲取數據。  反向工程 有了從前一步驟獲得的3D點雲數據，團隊隨後進入了反向工程階段。 他們使用Geomagic Design X 處理了掃描數據，並提取了必要的測量和幾何資訊。 ATEGROUP 在數位 3D 環境中精心重新創建了組件：  此步驟還使團隊能夠匯出模型的2D繪圖。 仿真分析 最後但並非最不重要的一點是，ATEGROUP 的工程師使用基於掃描的 CAD 模型進行模擬分析，以確定最佳修復解決方案。透過他們的模擬軟體，他們複製了操作條件並將應力因素應用於數位耳軸。 這使他們能夠分析每個組件在不同場景下的行為，評估潛在的故障點，並確定最有效的修復方法。   借助 FreeScan UE 11，ATEGROUP 在逆向工程和模擬分析後能夠實現兩個目標： ✦ 首先，建議最高效、最穩健的耳軸修復解決方案 ✦ 其次，為後續生產提供準確的零件2D圖紙 對於第一點，團隊建議使用A36鋼內膽。這為解決洩漏問題提供了正確的結構支撐。 此外，詳細而準確的2D圖紙使客戶能夠確保零件的正確製造。與手動測量和繪圖相比，它為他們節省了大量的時間和資源。透過3D掃描和合適的軟體，工程師只需點擊幾下即可產生 2D 繪圖。   數位仿真是為工業零件和機器提供持久、穩健修復的有效方法。然而，為了獲得準確的模擬，準確的3D 數據至關重要。
透過使用 FreeScan UE 3D 掃描器擷取半自磨機，ATEGROUP 能夠依賴計量資料。因此，他們很快就為客戶找到了最合適的解決方案，客戶需要解決這個關鍵問題以重新恢復生產並確保員工的安全。 SHINING 3D 的高精度 3D 測量解決方案可協助您簡化維護和維修流程。請立即聯絡我們的應用工程師，以了解哪款 3D掃描器能夠滿足您的要求。 古建築上的浮雕裝飾不僅僅是建築藝術的獨特展現，更是建築表現力的擴展。這些精美的浮雕雕刻記錄了歷史和傳統文化，具有極其重要的歷史和文化傳承價值。然而，由於歲月的侵蝕和自然風化的影響，這些寶貴的文化遺產正逐漸消失。古建築的保護已迫在眉睫，引入高精度3D掃描技術為文物保護和研究工作提供了一種全新的技術途徑。 我們將分享合作夥伴－福建萬像3D技術團隊， 透過 EinScan Pro HD 雕刻專用手持3D掃描器採集存檔古田臨水宮浮雕群的案例。  古田臨水宮  顧客的需求是對古田臨水宮的浮雕群進行精細化的採集製作， 數位化存檔後用於後續的研究以及衍生性商品創作。 困難與阻礙： 1. 浮雕裝飾位於建築表面，不易移動。 2. 掃描範圍較廣，若使用貼點掃描方式，標誌點的貼附過程時間較長，效率較低。 3. 浮雕裝飾充滿細節，對於大型場景的掃描，點的間隔較大，難以擷取足夠細緻的數據以滿足浮雕紋飾的復刻和研究需求。 4. 浮雕的高度較高，採集操作受到較多限制。  步驟1：基於上述問題，福建萬像3D的技術工程師借助吊車，將工程師和手中的掃描設備托起與文物平行，在吊機師傅和掃描工程師的配合下，採用非接觸式的手持3D掃描器 EinScan Pro HD進行採集作業。   浮雕掃描現場 EinScan Pro HD 雕刻專用手持3D掃描器小巧輕便，可直接攜帶到現場作業。它配置了多種拼接方式，支援不貼點掃描，有效避免了對於古建築的物理接觸和人為損傷。此掃描器的最高掃描精度可達0.045mm，最小點距可達0.2mm，能夠細緻還原浮雕的表面細節。掃描過程快速流暢，掃描速度最高可達3,000,000點/秒，在高還原獲取雕刻細節的同時，最大限度地提高了掃描效率，更好地滿足了該項目複雜的使用場景。  部分浮雕掃描資料展示  浮雕三角網格細節 步驟2：基於精準的STL資料建立還原度極高的數位模型，可以在數位環境中永久保留和傳播浮雕藝術作品的精準訊息，保護文化遺產並促進藝術研究與傳承。  浮雕數位模型細節展示 步驟3：結合3D列印技術製作浮雕的複製品或模型，讓文物不再侷限於博物館、古建之中，一般人也可近距離欣賞傳統文化之美。  3D列印浮雕模型 步驟4：使用細小的畫筆和專業顏料，依照文物實際色彩仔細繪製。準確還原文物的形態、細節與色彩。文物還原模式以更直觀、生動的方式展示文物的魅力，為觀眾提供更豐富的歷史、文化認知和體驗。  文物彩色模型製作  文物還原整體展示  文物保護是一項艱鉅的任務，但3D掃描技術的出現為文物保護提供了新的可能性。這種技術可以全方位獲取文物的詳細資料，為高精度模型製作、研究和保存工作提供數據支援。此外，3D掃描技術還可應用於虛擬修復與復原，讓歷史文化遺產得到更好的傳承與保存。這項技術的應用為文物保護注入了新的生命力，提供了更多的技術保障，使保育工作更加精確、有效率。隨著科技的不斷進步，3D掃描技術在文物保存領域的應用將會越來越廣泛，帶來更多的突破與創新！
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十一月 2023
工業設計
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