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綜述 隨著科學技術的發展和製造水平的提高，在家電、飛機、汽車等零部件中出現了大量的A級曲面。用戶對曲面零件的精度要求也越來越高，而曲面零件形狀複雜，用傳統的檢具檢驗時難度大，且檢測精度不高，尤其在曲面尺寸測量方面不能滿足現實對於時間和操作難度的要求。 同時，現代製造行業所使用的材料廣泛，常用到一些柔軟、易變形的材料，接觸式測量檢測方式無法操作，需要一種替代性的檢測方案。 3D掃描技術進行檢測是一種全尺寸檢測技術，其基本方法是先對待檢部件進行局部或全方位整體掃描，把得到的3D點雲與其CAD設計圖紙進行比對，生成顏色誤差編碼圖和直觀的檢測報告。如今，這種3D檢測技術得到了越來越廣泛的應用，已逐步為製造業界所接受。  方案重點 CAV全尺寸檢測的方案的關鍵點是：高精度3D掃描與專業的3D檢測軟件。  1.先臨三維提供3D掃描儀、攝影測量系統等多種3D數字化方案，可以適用於板金件、工模具、渦輪葉片、原型、注塑件、鑄件等大部分工業部件的掃描與全尺寸測量 -最高精度0.007mm，500萬像素攝像頭，確保高精度與高分辨率的3D掃描結果； -廣泛應用於不同行業，適於不同尺寸、不同結構和形狀的對象。 2.多種專業的3D檢測軟件，快速完成CAD模型與已有實際零件之間進行自動的3D比對和誤差分析 -可批量處理對掃描數據的檢測報告； -可檢測分型線、特徵線、厚度、形狀邊線、輪廓偏差與境界偏差、斷面等 -可與CAD上指定的點進行詳細比較，可以分析曲面連續性與曲率流，確保零件的操作性與配合性，並支持更詳細的GD&T （尺寸和形位公差、幾何尺寸和公差）。  方案價值 先臨三維的CAV全尺寸檢測方案，擁有以下幾個方面的優點： 1.最大限度的減少誤差與節省時間：減少了人為誤差，直接對CAD數據進行測量，可加快檢測過 程。 2.極大地提高生產效率：專業檢測軟件能夠記錄所有的操作步驟和參數，並在樹中將其排列。在對多部件進行檢測時與對單個部件檢測一樣地簡易，因為無需用戶操作，軟件會自動重複整個檢測程序。您使用一個按鍵就可以檢測單個部件或多個部件。 3.使檢測更靈活：由於檢測中的每個參數都被記錄在樹中，所以修改檢測程序中的任何一步，檢測軟件都將自動更新所有相關的步驟。您有權對其作出更改，直到得到最好的檢測結果。 4.確保精準的結果：重現性是質量控製過程中重要一部分。先臨三維全尺寸檢測方案可以輕鬆地達到這種重現性，且自動化程度很高。這種自動性降低了因操作員不同而產生的差異性。  客戶案例 飛機精鑄件的檢測劃線和加工定位 A. 面臨的問題： 飛機上某些結構件為鈦合金材料的精鑄件，加工單位需要對精鑄件的加工面進行加工，目前存在兩大問題需要解決： ●需要確定毛坯件的加工餘量是否足夠 ●需要對毛坯件進行人工劃線，確定加工基準面。如果工作失誤造成劃線誤差偏大，會導致整個零件加工後報廢，損失巨大 以某型號飛機中的一個長約4米的連接件的鈦合金鑄件為例，上述兩項都採用人工操作，使用3D坐標儀進行檢測，投入5個人工需要花費3天才能完成，而且偶爾會出現由於測量誤差大而導致整件加工報廢的情況。 B. 先臨三維的解決方案： 先臨三維根據該軍工項目的情況，採用了OpticScan-D雙目系列3D掃描儀與Shiningform XOV檢測軟件協同合作的方案。可以在1人操作的情況下，全部檢測過程控制在2.5小時以內，保證了測量檢測的高效，同時檢測誤差控制在0.2mm內，最大化地降低劃線失誤率，幫助避免加工報廢現象，減少損失。 海上艦艇雷達天線的快速精準檢測 A. 項目說明： 該海上艦艇雷達天線的維修項目方需要對雷達天線進行維修，要將雷達天線拆下來維修、清理並保養，維修完畢將天線重新安裝完好後要保證天線相對維修前的機械位置不變，從而保證維修後雷達性能的不變。 因此項目方需要一種先進的測量檢測手段來控制雷達維修及安裝過程出現的偏差，以實現快速準確檢測目的。 B. 先臨三維的解決方案： 根據項目方的要求，先臨三維提供“OpticScan雙目系列三維掃描儀”對該雷達進行3D測量並檢測。“OpticScan雙目系列3D掃描儀”可快速採集雷達天線維修前與維修後精準的3D數據。 項目方通過使用專業3D檢測軟件將維修前後的數據進行對比，可以快速清晰的以報告形式反映出維修後的數據相對於維修之前的數據偏差，從而使得技術人員可以及時的對維修後重新安裝的天線進行調整，以確保天線機械位置不變，天線工作性能達到維修要求。 C. 成效： 先臨三維的解決方案使得項目方避免了繁瑣的測量工作，在方便的獲取天線3D數據時，也能夠快速的對維修情況進行對比，自動輸出檢測報告，減少了維修時間，並保證了雷達的使用性能，為艦艇雷達的正常使用爭取了寶貴時間。 機精鑄件的檢測劃線和加工定位 
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綜述 我們的創意和設計產業、教育中，傳統工具繁雜的操作和加工局限性束縛了創造力，創意概念往往只能停留在腦袋裡、計算機裡，缺乏有效的創新設計實現途徑。 2010 年，大陸工信部等印發了《關於促進工業設計發展的若干指導意見》；2013 年，工信部認定了首批國家級工業設計中心；2014 年1 月，大陸總理李克強主持召開國務院常務會議提出：“依靠創新，推進文化創意和設計服務等新型、高端服務業發展，促進與相關產業深度融合，催生新業態、帶動就業、推動產業轉型升級。” 目前大陸工業設計普遍存在產品創新不足，更多的設計單位偏重於產品的外觀設計，缺乏對互聯網時代的產品生命週期管理的全面把握，硬件交互設計、軟件交互設計從“以產品體驗”到“用戶體驗”的轉型較慢。高校每年培養的工業設計人才數量極多，而真正滿足市場需求的人才很少，不同高校間人才培養定位的層次模糊，難以滿足市場多層次的人才需求。高校工業設計人才培養應緊跟第三次工業革命的浪潮，培養以市場需求為導向，具備創新思維和工程技術應用能力，兼備設計統籌管理能力的工業設計人才。 需在傳統工業設計教育體系中引入創新設計思想。工業設計的過程實際上是賦予了科技和文化一個表現形式，設計專業學生除了知曉藝術設計、機械設計等知識之外，需要了解自然、人文、社會、歷史等文化知識，需要了解新科技、新方法、新工藝，設計資源共創分享、網絡協同設計、可視化設計與虛擬現實、3D列印等將成為創新設計的新方式。  方案重點 現階段，逆向工程、3D 列印等創新設計工具在高校中的應用主要體現在三個層次上：（1）教學：高校可以將逆向工程與3D 列印等作為工業設計的創新元素應用在日常教學中；（2）產教結合：技術的應用加強了高校與企業對接的能力，將市場項目引入高校教學的同時服務了企業；（3）科研：專業設備的提升加強了教師的科研能力，為科研提供了有力的技術和硬件支撐。 1. 逆向設計 逆向設計是通過3D掃描儀掃描產品獲取三維空間數據，通過逆向設計軟件和工業設計建模軟件對採集的3D數字模型進行改型設計，實現了從實物到3D數據的建模過程。逆向工程實現提高了對產品的改型或仿型設計、原產品的數據還原、數字化模型的檢測等方面工作的效率。  正向設計與逆向工程的區別  創新工業設計基本流程  利用掃描3D數據，逆向設計滑鼠 2. 3D可視化自由設計 提升傳統正向的快速表達能力是創新設計的發展的方向，借助3D可視化自由設計系統，可以實現產品設計中創意的感性表達。以Freeform為代表的自由設計軟件借助觸覺筆，融合視覺和触覺完成模型構建。Freeform模擬觸覺並與虛擬對象交互，填補了傳統CAD設計中難以快速完成的細節設計，使設計不再受傳統3D設計軟件工具的限制。  配置觸覺設備的3D可視化自由設計 3. 人機工程 將人機互動設備引入到工業產品的用戶體驗反饋是創新設計發展的新方向，人機互動設備包括：眼動儀、腦動儀、行為分析儀、生理督導記錄儀、面部表情分析系統等，應用高科技的分析設備實現用戶體驗定性分析轉為定量分析  面部表情分析系統和眼動儀 4. 虛擬仿真 虛擬測試是應用數值模擬原理對實物產品的3D模型設置工作環境，利用計算機模擬實際環境下的產品運行情況。目前數值模擬在工程領域應用廣泛，利用ANSYS、CFD等軟件可以實現大部分工程項目及復雜產品的虛擬測試，而將數值模擬應用到工業產品設計的開發也是工業設計創新發展的新方向。以賽車車身設計為例，車身的流線體形狀在賽車高速運行是對空氣阻力的影響極大，在車身概念設計完成後引入以CAE為代表的虛擬測試，可以設計階段預測空氣阻力，探尋最佳流線體，從而改善設計，提高設計效率。  虛擬測試的應用 5. 3D列印 3D列印具有生成高複雜度的產品，便於修改，生產迅速，高效個性化定制等特點，在工業設計的外觀設計、結構設計、手板製造的流程中具備廣闊的應用前景。引入3D列印技術已成為工業設計發展的新趨勢。 方案價值 先臨三維的工業設計創新綜合方案可以為教育類客戶提供以下支持： 1. 在設計階段：運用逆向設計、自由設計、虛擬仿真等數字化方案，設計完成得更輕鬆，設計結果更完美； 2.在創意實現階段：3D列印機能快速呈現概念模型，把創意實體化，給設計師及交流對象直觀的感官反饋，方便師生高效地進行外觀展示、感知反饋、模型驗證，大大降低了創意設計的時間成本和費用，激發了學生創意潛能  3D列印快速實現由數字模型到實物 3. 在結構設計階段：利用3D列印製作產品部件，可以迅速地對產品進行裝配驗證和功能測試，確定產品結構。  利用3D列印對實現對灑水器、耳機、水壺構件進行裝配驗證 4. 在模具成型階段：3D列印替代傳統利用CAD/CAM對模具原型的製造工藝，師生可以快速經濟地製作出高精度的原型用於矽膠模翻模或直接精密鑄造。  將3D數字模型直接列印成實物，將手板製作的時間縮短到幾小時 5. 小批量製造：工業設計產品在小批量試制時，或者給客戶做個性化定制時，可以直接3D列印出需要的零部件，作為最終產品。 客戶案例 探礦研究所高端葉片的二次開發 A. 面臨的難題 該研究所需要對高端的渦輪葉片進行二次開發，希望能夠快速的高質量的進行製圖，生產。而該研究所原有的測量方案多是用2D影像等方式進行測量，對於測量的精度和製圖效率有較大的局限性。研究院也曾經使用“手持式的3D激光雕刻機”進行嘗試掃描，但是掃描精度無法滿足要求，部分細節無法獲取。因此，研究所希望先臨三維的光學3D掃描設備能夠獲取到高端渦輪葉片高精度的3D數據，該研究所表示，簡單的要求即為： ■精度高 ■速度快 ■對渦輪葉片掃描效果好 探礦研究所高端葉片的二次開發  B. 先臨三維的解決方案： 研究所需要掃描的是直徑20cm的渦輪葉片，物件內部的葉片尺寸很小，金屬材質，表面是銀白色，磨砂過的，有細微的反光。為了提高效率，先臨三維使用了高端型號的3D掃描儀OptimScan直接進行掃描，用戶表示掃描效果非常好，每次的掃描都很完整，很快就完成了掃描工作，快速獲取到了葉片整個3D數據。相較於其他測量方式，使用OptimScan3D掃描儀，不僅提高了測量的效率，並且測量結果更為精確。  在掃描現場，技術人員用OptimScan3D掃描儀獲取的掃描數據導入Shiningform XOR逆向設計軟件快速製作了渦輪葉片的實體圖，軟件輸出的數據也能很好的和客戶的軟件兼容，生成2D圖。  綜述 為了推動3D 列印在學校的普及，建設3D 打印教學創新基地，開設3D 列印興趣課堂，培養學生創新能力。南京、杭州、青島、西安、北京、昆明等城市先後採用政府購置3D 列印機給學校的方式，支持學校建設3D 列印教室。 2014年3月，台灣科技部長在行政院政府會議上建議，讓教育體系的年輕學生有機會接觸3D 列印，讓高中職學生未來都能普及使用3D 列印機。 2014年11月，澳大利亞維多利亞州聯合政府向每所公立大學及特殊學校提供一台3D列印機，將惠及全州316所中學和75所特殊學校的學生，以培養學生的創造力和科學素養，有助於培養下一代的尖端科學家、設計師和製造商，幫助當前的學生為明天的工作做好準備。 一切無不在表明：3D產進校園，是大勢所趨，人心所向。3D列印技術、3D掃描技術與3D軟件技術的普及風暴已經開始。  方案重點 3D 列印不僅僅是一種快速成型方式，也不僅僅是給我們增加了一種新的增材製造方式，它的意義更在於打破了傳統製造方式對於設計創新的束縛，帶給了我們一種全新的設計理念，一個無限的創意空間。創新、創造變成更加容易實現，人類的創意將極大地豐富這個世界，而我們要做的就是從小培養孩子使用3D 列印技術的能力。   方案價值 孩子是我們的未來，孩提時代的教育基礎是重中之重。 3D 列印技術應用於教育，將為教學提供思想、智慧與科技相融合的最佳路徑。 3D 列印技術不斷普及，能開發學生的想像力，培養學生的創造性和動手能力，為他們打開一扇能表達自己想法的大門，並培養學生的團隊精神。 教育是所有行業的開端，3D 列印機無窮的可能性，能引導及訓練學生掌握某個行業和領域的技能。 我們將通過3D 產品進校園項目的建設，在國內全方位、多層面的推動3D 列印的創新應用，在未來為我們的社會提供源源不斷的綜合性人才。  客戶案例 浙江大學 - 先臨三維聯合實驗室 A. 項目概述： 2010年6月12日，先臨三維與浙江大學正式簽署《聯合共建三維製造/快速成型實驗室協議》，該項目由先臨三維和浙江大學共同建設“浙江大學-先臨三維聯合實驗室”，目的是為了促進三維數字化從單純的工業領域走向職業教育、技術培訓、工業製造等全面應用領域，並開展三維數字化設計、製造、檢測方面的應用研究，在先進製造的關鍵基礎技術中有所突破和創新，並為國家重要建設項目作出貢獻。 B. 先臨三維的解決方案： 使用設備：一整套的三維數字技術相關的軟硬件設施，包括Shining3D-Scanner通用型3D掃描儀+ Shining3D-Metric攝影測量系統+逆向設計軟件Shiningform XOR +3D檢測軟件Shiningform XOV + Zprinter3D列印機等快速成型設備。 浙江大學 - 先臨三維聯合實驗室  浙大-先臨聯合試驗室具有的實驗設備，能提供學生從認知性學習到綜合性學習的所有教學條件，讓學生能係統性地進行新產品的快速設計、CAE分析、快速成型和快速檢測的整個產品研發驗證環節的學習。  綜述 生物醫用複合材料（biomedical composite materials）是由兩種或兩種以上的不同材料複合而成的生物醫用材料，它主要用於人體組織的修復、替換和人工器官的製造。 長期臨床應用發現，傳統醫用金屬材料和高分子材料不俱生物活性，與組織不易牢固結合，在生理環境中或植入體內後受生理環境的影響，導致金屬離子或單體釋放，造成對機體的不良影響。而生物陶瓷材料雖然具有良好的化學穩定性和相容性、高的強度和耐磨、耐蝕性，但材料的抗彎強度低、脆性大，在生理環境中的疲勞與破壞強度不高，在沒有補強措施的條件下，它只能應用於不承受負荷或僅承受純壓應力負荷的情況。因此，單一材料不能很好地滿足臨床應用的要求。 利用不同性質的材料複合而成的生物醫用複合材料，不僅兼具組分材料的性質，而且可以得到單組分材料不具備的新性能，為獲得結構和性質類似於人體組織的生物醫學材料開闢了一條廣闊的途徑，生物醫用複合材料必將成為生物醫用材料研究和發展中最為活躍的領域。 方案重點 先臨三維提供的複合材料研究設備方案，包括一台複合材料3D列印設備，一台3D掃描儀，還有一套體外的培養系統，確保使用者能夠盡快開始系統性的生物複合材料研究工作。 我們提供的複合材料3D列印機，可以使用的材料包括生物醫用高分子材料、無機材料、水凝膠材料和活細胞等在內多種類的複合材料。 1.骨組織修復和再生材料： 羥基磷灰石(Hydroxyapatite)、磷酸三鈣(Tricalcium phosphate)、珍珠質(Nacre)、聚醚酮酮(Polye-therketoneketone)。 2.軟組織支架材料： 明膠(Gelatine)、藻朊酸鹽(Alginate)、纖維蛋白(Fibrin)、膠原(Collagen)、瓊脂(Agar)、聚氨基葡萄糖(Chitosan)。 3.細胞材料： 胚胎幹細胞(Embryonic stem cell)、脂肪幹細胞(Adipose derived stem cell)、骨髓間充質乾細胞(Bone marrow stem cell)、肝細胞(Liver cells)、腫瘤細胞(Tumor cell)。 4.藥物控釋用材料： 聚乳酸(PLLA)、乳酸-羥基乙酸共聚物(PLGA)、聚乙酸內脂(PCL)、羥基乙酸澱粉鈉(Sodium Starch Glycolate)。 5.醫學輔具用材料： 矽酮(Silicones)、聚氨酯(Polyurethane)。 方案價值 先臨三維提供的複合材料設備方案，可以支持零下5℃到65℃的生物材料的3D列印，也可以支持室溫到260℃熔融態復合高分子材料列印，因此能夠充分滿足多種複合材料的不同的成型溫度要求。同時，為了確保複合材料成型的有效性，我們可以做到： 1.保證支架的力學結構和性能 2.保證生物材料的生物活性 3.模型由CAD軟件自由設計或CT/MRI數據三維重建 4.重複製作的精確性高 5.多孔結構，保證內部孔洞100%相通 當3D列印與生物材料、細胞培養、醫學成像和計算機輔助設計結合，就可以針對患者特定的解剖構造、生理功能和治療需求，製造人工植入支架、組織器官和醫療輔具等生物醫學產品，從而為開發突破性的醫學治療手段提供新的技術可能。  綜述 電影《十二生肖》中，成龍佩戴了專業3D掃描手套來掃描劇中十二生肖銅像，另外一邊通過專業設備將所掃描的銅像3D列印出來，看似很科幻不切實際，其實，3D掃描技術與3D列印技術在影視行業中已經有諸多實際應用。 在影視中，要在計算機上對一個對象進行3D動畫特技處理，首先必須獲得其三維數字模型。這只有兩個渠道，一是在計算機中從一點一線開始構造，二是設法獲得實物的立體模型後進行逆向設計。在許多情況下，一些真實的、複雜的物體，例如人的頭部，藝術品，很難用構型軟件製作出其3D模型的，如完全利用構型軟件製作出一個湯姆•漢克斯的3D模型，恐怕再熟練的電腦特技師都會感到頭痛。如果客戶要求在動畫中加入一個真實的、精美絕倫的工藝品或文物的3D特技效果，即使特技師有耐心試圖一點點地在構型軟件中把它“做”出來，最後多半也是吃力不討好。而有了3D掃描儀，這些難題就可以迎刃而解。它能迅速方便地將演員、道具、模型等的表面空間、顏色等信息掃描入計算機中，構成與真實物體完全一致的3D模型，其數據格式能與通用的3D動畫軟件接口。有了這些數字化模型，就可以用計算機3D動畫軟件對它們作進一步的特技處理，進行旋轉、壓縮、拉伸、扭曲等各種變化，完成切割、剪裁、拼接、運動等等各種特技處理，或融入特定的場景中，實現種種高難度的特技效果。 在「侏羅紀公園」中，特技人員先雕刻好一個恐龍的模型，然後用3D掃描儀對其掃描，得到恐龍的三維數字模型，再用3D動畫軟件使其做出各種動作，並完成與背景、人物的合成，最後才形成我們看到的幾可亂真的畫面。其它如「玩具總動員」中的玩偶形象、JUNGLE BOOK中蛇的模型、DRAGON HEART中飛龍的模型、THE DOORS中的Val Kilmer 、「終結者Ⅱ」中的Linda Hamilton和Robert Patrick等等，都使用了3D掃描儀進行掃描。 與3D掃描技術一樣，3D列印技術也往往隱藏在幕後，很多電影中出現的道具、景物甚至人物都可能是3D列印出來的。比如定幀動畫《通靈男孩諾曼》的電影製作人採用了3D列印技術，一口氣打印了8800個面部表情的素材庫，生成了大概150萬個不同的角色面部表情。  再比如下面圖片中的這把可以打開史矛革宮殿的神奇鑰匙（電影《霍比特人2》），觀眾並不一定知道它也是3D列印出來的：  方案重點 3D掃描或3D光學測量技術在影視動漫中的應用主要在以下幾個方面： （1）角色的創建，主要表現在數字替身和精細模型創建兩方，都是以真人為掃描對象，以此來獲得演員的3D模型和細節特徵，之後再通過逆向過程軟件進行後期的數據修補和局部細化，進而獲得具有高逼真度的3D模型。 （2）場景的創建：為了達到逼真的效果、獲得真實的場景，通過大場景3D掃描技術實現真實場景的複制和仿真無疑是一個比較好的選擇，節省了資金、提高了效率。 （3）道具的創建：對於真實歷史形態的道具創作，3D掃描技術結合3D列印等技術，可以實現對於真實的道具原型，如兵器、裝飾品、室內擺件等進行掃描和還原製作，從而獲得與原型一般無二的逼真道具；而對於虛構形態的道具也並非完全虛構，而是通過3D掃描借用了現有物體的造型、紋理等特徵進行製作而成。  3D列印技術在影視動漫中的應用主要在以下幾個方面： （1）道具的創建：設計完成的道具，無需開模，直接製造出來，高效、低成本； （2）定幀動畫中角色表情動作的分鏡頭模型：用數字化製造的方式來代替傳統的人工製作，無疑更加節省時間，也能夠能夠保證始終如一的品質。 （3）場景或背景模型：電影背景出現的一些景物並不一定得是真實的，可以是電腦虛擬特效，也可以是3D列印的！  方案價值 先臨三維的三維數字技術綜合解決方案可以為影視動漫創作提供以下效益： 1. 3D掃描技術在影視動畫製作中對角色、場景、道具等3D虛擬物體的設計和創建過程發揮著非常重要的作用，並提高了影視動畫虛擬物體的製作效率和質量 - 中長距離的大場景3D掃描技術可以掃描建築、景物、地形等信息，是3D場景設計的得力助手； - 短距離3D掃描儀可以掃描人體、物品等，用於人物或者道具的3D設計； - 掃描獲得的點雲數據，可以直接導入Maya、Rhino等常用的3D設計軟件進行後續的細節處理或該型設計。 2. 多類型3D列印技術方案，適應多樣化的影視製作需求 -可以提供大尺寸道具的3D列印設備或服務，也可以提供彩色人物模型的3D列印設備或服務； - 提供影視動漫衍生商品的設計與批量製造服務，把電影中的亮點轉化為商品，增加影視產品的附加值和營收。 - 提供劇中人物等比例尺寸3D列印服務，輔助影視作品的宣傳營銷。 客戶案例 3D列印技術在定幀動畫製作中的應用 在他們最新的粘土動畫《海盜！一個冒險的科學家》中，阿德曼公司選擇了envisionTEC公司的Perfactory Standard系列3D列印機用來列印片中人物的頭部和嘴部。至所以做出這樣的選擇是有理由的。這裡有超過20000個可替換的嘴部需要列印，對於3D列印精度的要求非常高，而且所有嘴部都要具有互換性以及與人物頭部的匹配性。而且由於電影拍攝過程中如此巨量的部件列印需求，3D列印設備需要滿足24小時不間斷列印，每天完成數百個部件的生產能力。envisionTEC英國分公司為阿德曼公司提供了四台Perfactory Standard系列3D列印機，列印精度控制在30微米，使用材料為E-shell系列材料。阿德曼公司從2009年開始製作片中人物的頭部與可互換的嘴部模型，以及設計原型打樣。最終，在最新的3D列印技術的幫助下，《海盜！一個冒險的科學家》粘土動畫按時面市，並且很好地實現了費用控制。 3D列印技術在定幀動畫製作中的應用3D列印技術在定幀動畫製作中的應用3D列印技術在定幀動畫製作中的應用3D列印技術在定幀動畫製作中的應用3D列印技術在定幀動畫製作中的應用3D列印技術在定幀動畫製作中的應用  劇情說明： 在《海盜！一個冒險的科學家》中，大鬍子船長Hugh Grant在他參演的第一部粘土動畫中出名了，他是一個有著無限激情，卻不那麼成功或者恐怖的海上冒險家。 這位船長有一群遊兵散勇追隨（Martin Freeman, Brendan Gleeson, Russell Tovey, and Ashley Jensen），面對一大堆奇特的事情視若無睹，他只有一個夢想：擊敗他的競爭對手Black Bellamy （Jeremy Piven )和Cutlass Liz (Salma Hayek） ，得到垂涎已久的海盜年獎（Pirate Of The Year Award）。這個夢想驅使著我們的英雄從異國血島（Blood Island）的海岸來到維多利亞時代的倫敦霧都大街。 一路上，他們與惡魔般的女王(伊梅爾達頓）戰鬥，與倒霉的、迷人的年輕科學家(David Tennant）組成了一個團隊，但一直沒有失卻海盜的本性：冒險！  綜述 隨著人們生活水平提高，消費結構升級，收藏熱升溫，休閒經濟到來，藝術品需求量越來越大，市場前景廣闊。但長期以來，我國藝術品開發和銷售存在專業人才缺乏、藝術品定位不准、特色不明顯等弊端，藝術品創不了品牌，成不了規模，出不了效益。 藝術品只有走進大眾生活才有長久的生命力。實際上，中國從不缺乏藝術大師，只是藝術大師的作品往往是一件件孤品，只是少數人的收藏品，很難形成規模效應，而想要經營成為一種文化產業就必須實現數量級上的轉變。如何完成大師作品的轉化、複製或者衍生至關重要。 3D掃描技術的出現，讓藝術品能快速實現數字化，從而可以與各種數字化製造方式相結合，轉向大批量生產，實現數量上的幾何級增長。 3D列印則帶給了藝術家充足的想像空間和更大的創作自由，國內外已經很多的設計師正在運用3D列印來創作全新的原創作品，尤其是生活藝術品類，如漂亮的燈具、藝術家具擺件等。2012年，中央美術學院的宋波紋的畢業作品《十二水燈》獲得了中央美術學院校長提名獎這一學校的最高榮譽獎項，就是將設計理念、中國畫《水圖》的風格與3D列印技術相結合的作品（下圖）。 宋波紋說： “因為3D列印技術不需要生產模具，相對於傳統生產模式，這項技術的生產過程非常迅速，不需要過多的成本，就可以幾乎完全實現設計師所追求的藝術產品的造型設計。這讓我徹底放棄了從前的設計方法，從一個全新的角度思考設計。”如今她和男友創辦的格物工作室，定位是個性化定制的限量藝術品，充分利用了3D列印技術的特性為自己創造財富。  方案重點 三維掃描或三維光學測量技術在藝術品開發中的應用主要在以下幾個方面： （1）藝術品的三維數字化，建立藝術家作品數字檔案庫； （2）藝術品的逆向設計與再創作； （3）與後端的數字化製造或3D列印等加工方式相結合，進行藝術品的批量複製或衍生復制。  3D列印技術在藝術品開發中的應用主要在以下幾個方面： （1）3D列印相比傳統加工方式，理論上可以製造任意結構和形狀物體，讓設計師真正從製造技術的桎梏中解放出來，實現“所想即所得”理想。 （2）新形式的藝術品創作成為可能，擴充了藝術品類型 （3）可以幫助實現藝術品材質的轉化，比如從木質到陶瓷，從石雕到金屬鑄造等。  方案價值 先臨三維的三維數字技術綜合解決方案可以為藝術家創造以下效益： 1.在不損傷藝術品的前提下收集3D數據，有效保護珍貴物品 -不同於其他測量設備，先臨三維自主研發的非接觸式測量設備---白光3D掃描儀在收集數據的過程中不會對物品造成危害； -能準確記錄藝術品3D數據，為藝術品建立永久、真實、完整的三維數字檔案； -基於實物的高保真度的三維數字模型，可以使仿形和改型設計更加方便快捷。 2. 促進藝術品的產業化，擴大作品影響力 - 三維數字模型建立之後，作為批量數控加工生產的基礎信息，可以極大化地提高數控加工效率，提升藝術品產品的產業化能力 - 適合陶瓷、紫砂、竹木雕刻、石雕、玉雕、核雕、篆刻、琉璃等多種藝術形式。 3. 自從3D列印技術逐漸普及，藝術品創作變得更加新鮮有趣 - 原創出一些前所未有的藝術品 - 對傳統工藝進行有效補充，是藝術品形式更加豐富 - 讓更多的人加入藝術創作團隊，讓更多的人能夠以更低的成本購買到自己心儀的藝術品 客戶案例 蘇州凌雲工藝扇廠全面提升雕刻產量與工藝品質 A. 面臨的問題： 在未購買3D掃描儀之前，即使凌雲工藝扇廠擁有若干台精雕機，還是無法充分發揮雕刻機的效用，仍然使用手工來進行竹片雕刻，產量提高遇到了很大的瓶頸。 B. 先臨三維的解決方案： 根據凌雲工藝扇廠的實際情況，先臨三維為其提供EaScan木雕專用系列3D掃描儀。工作人員可輕鬆進行掃描並能夠快速的獲取到被掃描物體的完整數據，直接輸出STL格式數據，然後導入雕刻編程軟件，直接編寫刀路。  購買了先臨三維提供的解決方案設備之後，凌雲工藝扇廠可以將掃描的竹片數據導入到精雕機內協助其進行技術分析，找到準確的點位置進行下刀雕刻；另一方面，可以掃描一些比較好的花紋圖案，導入到精雕進行雕刻。
先臨三維提供的解決方案為蘇州凌雲工藝扇廠帶來的生產效率的提高是顯而易見的，買入EaScan木雕專用3D掃描儀搭配精雕機來代替以往的純手工雕刻，不僅可以快速生產出想要獲得的工藝品，而且可以將扇廠高級師傅從重複瑣碎的工作中抽取出來進行更高級別的打磨，創意等工作，不僅提高產品產出效率和周期，更使得扇品工藝品的完成質量進一步提高。 綜述 2012年年底，一則“全球首家3D照相館在日本建立”的新聞被電視、網絡等媒體廣泛報導，一時間3D照相館以其個性化、真實、有趣的立體記錄展示效果一下子受到了民眾的熱切關注。隨著民眾想體驗3D照相的熱度增加，紛紛想嘗試製作一個縮小版的自己，許多敏銳的投資者看到了3D照相館廣闊的市場前景與商機，希望能夠建立起時下新潮的3D照相館進行運營。 全國結婚產業調查統計中心於2012年3月發布的《中國結婚產業發展調查報告》中統計：在新婚消費方面，88.4%的新人需要拍攝婚紗照。全國每對新人的消費結構中影樓婚紗照平均消費為3526元，與國外消費的比例仍屬較小，增長空間較大。而傳統的藝術婚紗照千遍一律，已經很大程度上不能適應廣大年輕人的審美樂趣。3D婚紗照成為新寵。 不僅僅3D婚紗照，3D旅遊照、3D家庭照、3D親子照等市場的需求同樣旺盛，有巨大的潛力可供挖掘。 方案重點 先臨三維可以為創業者提供多套3D 照相館建設方案，適合不同市場的需求： 1. 最高效的投資方案：3D 雷射列印機+ 三維相機，或3D 雷射列印機+ 人體3D掃描儀，可以滿足快速3D 立體水晶人像的製作。方案特點： - 投入成本相對經濟，適合建立普通的3D 照相館；相對於創建高端彩色的3D 照相館，此方案的投入較經濟，大部分意向投資者都較易接受； - 面向的消費群體較寬，可滿足大部分的公眾消費水平，也可面向中高端消費者。從市場參考價看，該方案製作的3D 成品價格從幾十元至百元、千元不等，價格範圍跨度大； - 整個定製過程簡單快速，從拍攝要列印完成，僅需8-10 分鐘，打印成品立等可取，相比彩色人像動則數個小時的列印時間，明顯更加高效快捷，無疑可以增加單日單店流水量； - 使用成本低，耗材便宜，為人造水晶白胚，許多地方都有供應，如果需要可提供相應的耗材供應商，是目前最快速、實惠的立體模型3D列印方式 ； - 易學易用，設備自動化程度高，經過簡單培訓即可學會操作，無需技術基礎； - 成熟的商業模式，該方案已經在旅遊景點、商場、學校等領域有很多成功先例。   2. 高端3D 照相館投資方案：人體3D掃描儀+ 彩色3D 列印機，可以直接打印立體彩色人像。方案特點： - 相對其他方案投入最高，可製作精緻的彩色3D 人像雕塑； - 從市場人體全彩色雕塑的售價看，售價從幾百元—千元左右起，多面對中高端的消費者； - 可快速獲取人物完整彩色3D數據。獲取一個成人全身的數據，所花時間從4~10 分鐘不等（數據僅為參考），掃描輕鬆，快速，能夠獲得較高精度的彩色人體3D數據，可為後期打印精細的人像雕塑或全身水晶人像做好數據準備； - 人物的表情、動作、頭髮、衣服樣式甚至顏色都可以逼真的打印出來，做成吸引力極高的人物雕塑，擺放在顧客喜歡的位置，也可放置在精美的玻璃相框內進行展示。 - 彩色3D列印機可以滿足不同人像的小批量列印，即一批數個人像可以同時間列印出來，提高製作效率。  3. 玩家型3D 照相館投資方案：人體3D掃描儀+ 桌面3D列印機，可以直接列印立體人像。方案特點： - 想對其他方案，投資想對較低，但是也可以列印立體人像，只是人像為單色，需要通過手工上色完成最終作品，對技術人員能力要求比較高； - 列印出來的立體人像精細度不高，需要後期的打磨與細節處理，不然最終效果不太理想；這種3D 人像的售價也往往不高，基本與水晶立體人像相當。 - 平均每個人像的從掃描、數據處理到打印完成的時間需要5~8 個小時，即一天最多能製作1~2 個人像，是三個方案中效率最低的  方案價值 先臨三維的3D 照相館投資方案可以為創業者創造以下價值： 1. 非加盟，無需額外加盟費，提供多種打印設備，用戶可按自身所需進行選擇，靈活性高； 2. 3D列印機廠家授權經銷商，技術與售後團隊熟練掌握各設備性能，隨時提供專業、齊全的服務，保證3D照相館的正常運營； 3. 持續的營銷推廣支持，市場認可度高。  客戶案例 個性化內雕禮品商店或櫃檯 越來越多的企業青睞於個性化禮品定制。例如，企業形象識別、宣傳，產品發布，企業合作，商業禮品，獎杯，3D人像攝影，旅遊景點留念，宗教活動製品等等。經營激光內雕品是一個很好的商業模式。 先臨三維提供高性價比的雷射雕刻機和三維相機等設備，水晶、玻璃製品，並配備完整的系列化增值服務。客戶可獨立操作各種業務模式，讓經營體制非常靈活。客戶可以在旅遊景區或高檔商場開設店面或櫃檯，面對終端市場進行個性化禮品定制服務，做現場銷售。 先臨三維有專業的設計師，可以根據客戶的特定需求，專門定制相應的櫃檯和店面設計規劃。客戶可以依靠我們豐富、專業的經驗來經營自己的店面。目前與我們合作的客戶已經遍布50多個國家和地區。 利用Shining3D-相機設計3D動畫人物及場景
3D動畫由於其精確性、真實性和無限的可操作性，而深受廣大影迷或遊戲愛好者的青睞，目前被廣泛應用於醫學、教育、培訓、軍事、娛樂等諸多領域。利用先臨三維的Shining3D-Camera系列三維相機所具備的瞬間高速3D取像技術，隨時隨地獲取人物的彩色實時動態3D數據，經過簡單的數據處理後合入3D動畫場景，即可輕鬆完成3D動畫設計。 綜述 BIM（Building Information Modeling）由Autodesk公司在2002年率先提出，現已在全球範圍內得到業界的廣泛認可，被譽為工程建設行業實現可持續設計的標杆。 BIM建築信息模型，就是通過數字化技術，在計算機中建立虛擬的建築、建築信息模型，也就是提供了單一的、完整一致的、邏輯的建築信息庫。BIM貫穿在建築整個生命週期中，使設計數據、建造信息，維護信息等大量信息保存在BIM中，在建築整個生命週期中得以重複、便捷地使用。 BIM應用的目的：把隱含的的建築信息（設計等方面）顯式化，把以2D圖紙為基礎的設計成果交付手段轉變為3D模型為基礎的設計成果交付手段。3D掃描技術就是快速建立起3D模型的有效手段，而3D列印則可以快速輸出建築構件的實物模型，這是一個系統性的解決方案。 上海建工集團、中建八局、浙江建工集團和中建三局一公司等公司在BIM應用上走在前列。2008年上海世博會項目，讓眾多大型設計院和建築單位有機會接觸BIM、學習BIM。上海中心大廈工程已經將BIM完整地引入到設計、施工與管理的全過程，該項目被業界稱為是一個具有里程碑意義的BIM應用項目。  方案重點 3D掃描或3D光學測量技術在建築BIM中的應用主要在以下幾個方面： （1）獲取複雜、異形建築完整、精確的現狀數據。 （2）通過專業軟件進行施工質量比對，為預製件生產、幕牆設計等工作提供準確的數據。 （3）結合BIM技術進行施工的比對和審核並、工程量計算等並為下一步施工提供現狀數據支持。 （3）進行施工和設計方案的比對。 （4）繪製PI&D、設備佈置等專業圖紙，有針對性的製定安裝方案避免產生不必要的損失。 （5）設計方、施工方、監理方、業主等，遠程在線溝通成為可能。 3D列印、數字化加工技術在建築BIM中的應用主要在以下幾個方面： （1）異形構件打樣； （2）根據BIM圖紙直接進行數字化加工； （3）建築模型、沙盤的製作。  方案價值 先臨三維的3D數字技術綜合解決方案可以為建築BIM應用創造以下效益： 1. 3D掃描 “實景複製技術”，快速創建建築及其構件的3D數字模型，具有高精度、高效率、多方位等優點： - 直接將各種大型的、複雜的、不規則、標准或非標準等實體3D數據完整的採集到電腦中，進而快速重構出目標的3D模型及線、面、體、空間等各種製圖數據； - 採用非接觸式測量的方式，人員自身的安全也得到了強有力的保障； - 基於所採集的3D數據，可進行各種後處理工作，如：測繪、檢測、分析、仿真、模擬、展示、監測、虛擬現實、… 等； - 通過建築設計行業所使用的AutoCAD等軟件進行逆向測繪，快速完成所測建築物或建築物單個構件的平、立、剖建築設計三視圖。 2. 3D列印等數字化製造技術，效率高，便管理，省時間： - 對於需要組裝的結構件，可以通過結構件快速成型的方式進行小樣加工，方便確認過程，優勢明顯； - 相比傳統的人工木模、泥塑、小樣製作，數字化加工方式更精確、可重複性高，而且省料、省時、省人工。 3. 3D列印技術可以應用在建築設計、施工、營銷等各個環節，建築師、工程師和承建商(AEC)在整個概念設計和建造過程中，都可以使用3D列印模型： -3D列印的建築模型，尤其是異形建築模型方面表現突出，是建築創意可視化與無障礙溝通最好方法； - 建築施工規劃，把規劃要建造的建築與周圍環境一起打印出來，然後我們再來給它尋找一個最佳的位置或者造型，這樣做能避免出現很多失敗的建築，或者對周邊環境不友好的建築； - 建築內部裝飾效果展示或家具擺放模擬，設計師自己做規劃也罷，給客戶做營銷展示用也行，3D列印都能滿足； - 未來，直接3D列印一幢建築的可能性已經越來越大。 客戶案例 3D掃描與3D列印技術，讓徽派古建築在異地得以重建 A. 時間： 2012年，重建後進行現場掃描  古建築場掃描 B. 古建築三3D掃描處理出來數據的用途： 1、原始數據存檔 2、對古建築的木雕等木構件採用高精度的3D掃描手段，將獲取處理好的數據發送至先臨三維快速製造服務中心進行快速成型，以便後期構件得以復制加工，幫助古建築保持原有建築特點和風格在異地得到重建。   大空間3D掃描儀獲取處理得到的建築3D模型   古建築部分構件通過快速成型技術得到了複製加工 世博會上汽通用館建築的大場景三維數字化與檢測 2010 上海世博會上汽通用館整體幕牆設計是由3000 多片不同自由曲率幕牆扣板所組成，在幕牆主龍骨和場館主鋼結構完成吊裝並進行幕牆扣板試安裝過程中，發生了幕牆扣板空間安裝位置不夠、錯位等情況。 為了全面的、高效的、準確地將誤差的量與位置表達出來，公司為場館內所有主要鋼結構和幕牆主次龍骨都進行了現狀高精度3D採集和處理，將精確的結構現狀3D數據交給幕牆設計公司進行幕牆設計方案的優化。 最終，在不改變已施工完鋼結構現狀的情況下僅通過查找變形位置與變形量來優化幕牆設計方案，實現了精確的幕牆安裝。  彩色點雲  點雲數據疊加3D實體模型（CAD ）  現狀模型與設計模型間的數據比對
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五月 2023
工業設計
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