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中国制造2025与产品数字化建模

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中国制造2025与产品数字化建模

发布日期:2018-07-16 作者:UG逆向建模 点击:

中国制造2025与产品数字化

                                               产品三维建模

    中国电子信息产业发展研究院院长罗文认为,互联网+”将引发制造业发展方式深刻变革,其中包括推动生产制造模式变革,智能制造数字化产品设计成为新型生产方式。

互联网在制造业领域应用日益广泛深入,将推动生产制造向着数字化、网络化、智能化方向发展。工业信息系统通过互联网实现互联互通和综合集成,将促进机器运行、车间配送、企业生产、市场需求之间的实时信息交互,产品设计、产品检测、零部件生产、产品集成组装等全生产过程变得更加精准协同。

    中国制造2025的目标之一就是为人们提供更多优质的产品,也因此越来越多的制造商和供应商将量控制作为制造环节中的重中之重,质量4.0就是在此

背景下产生的新型质量管理方式。在工业制造中,负责质量控制的团队需要不断优化工件检测流程,降低工程设计与制造部门之间反复修改和试产,减少CMM(坐标测量机)设备的性能瓶颈问题。此外,质量控制团队不但要正确发现问题,同时还要提供与问题相关的各种数据和测量结果。

三维扫描

Challenges

挑战

   业云平台成为新型生产设施,为研发设计、加工制造、经营管理等生产经营活动提供资源支撑和服务保障,工业生产要素实现优化整合和高效配置。工业大数据应用将贯穿设计、制造、营销、服务全过程,成为生产辅助决策的支撑,更成为企业生产的重要生产要素。

异形曲面累类工件的检测对整个检测行业来说都是富有挑战性的,常规检测方法已经不能满足客户的需求

然后通过网络连接在一起。在这一特定背景下应如何进行复杂工件检测呢?如何才能将虚拟模型(CAD模型)与实物(生产的产品)更好联系在一起,保证各地生成的产品完美兼容呢?

Example

示例

欧洲一家汽车制造商设计了一个零件,然后将零件的数字模型发送给亚洲的一个承包商由其进行生产,生产出来的零件继续发送至位于南美的工厂进行装配。
产品精度检测

     南美的汽车制造商将进行首次检测,在第一次尝试装配后标记出零件缺陷,然后将零件缺陷反馈至亚洲承包商;然后,亚洲承包商调整工装,重新生产样品并再次发送至南美汽车制造商;零件可能仍然无法正确安装,汽车制造商再次要求承包商调整工装,如此往复,循环多次。

但是,如果可以对零件进行扫描测绘,然后将零件的数字模型而不是零件本身绕过半个地球发送至南美进行测试,那么就可以极大地节约时间和工作效率。然后,南美制造商就可以进行虚拟装配并评估零件改正,避免在全球范围内多次来回运输/发送零件。

Solution

解决方案

零件测绘
  一、什么是零件测绘
  测绘就是根据实物,通过测量,绘制出实物图样的过程。
  测绘与设计不同,测绘是先有实物,再画出图样;而设计一 般是先有图样后有样机。如果把
设计工作看成是构思实物的过程,则测绘工作可以说是一个认识实物和再现实物的过程。
  测绘往往对某些零件的材料、特性要进行多方面的科学分析鉴定,甚至研制。因此,多数测绘工作带有研究的性质,基本属于产品研制范畴。
  零件测绘的种类
  (一)设计测绘——测绘为了设计。根据需要对原有设备的零件进行更新改造,这些测绘多是从设计新产品或更新原有产品的角度进行的。
  (二)机修测绘——测绘为了修配。零件损坏,又无图样和资料可查,需要对坏零件进行测绘。
  (三)仿制测绘——测绘为了仿制。为了学习先进,取长补短,常需要对先进的产品进行测绘,制造出更好的产品。

(四)逆向建模——更具产品测绘出三维扫描点云数据用UG、Catia、geomagic进行三维建模,构建高精度的产品。


Portability

便携性

便携式技术的出现,例如关节臂、三坐标、便携式光学坐标测量机、三维扫描仪等,使质量控制团队可以直接深入生产车间,无需将工件从车间移动至实验室,从而节约了时间,降低了成本。

Reliability

可靠性

便携式光学坐标测量机在生产环境下拥有更可靠的出色表现,由此解决了便携式测量技术的可靠性问题。另外,便携式坐标测量机在可测量和分析的数据容量方面也存在诸多限制。便携式坐标测量机一般通过计算批量生产中可获得的几个点的数据,来判断是否出现误差和漂移。但是,对于工件样品,这些有限的数据不足以支撑生产团队的分析。因此,工件检测对信息密度提出了更高的要求。

Information Density

信息密度

为此,3D扫描仪便登场了,它能够非接触地通过大量的点对复杂形状的工件进行数字化建模,实现对样件的详细分析。例如,(如下图)的应用能够显示出缺陷位置,并指明引起缺陷的设备设置。

Results

结论

最新问世的计量级3D扫描仪扫描速度快,易于使用,能够在任何时间、任何生产地点执行工件检测。使用3D扫描仪可以有效避免无谓地运输缺陷零件,还能够提供更加详细的缺陷分析,便于非专业人士理解,由此缩短试产扩量时间和生产调整时间,降低工件缺陷

三维扫描仪是一种科学仪器,用来分析现实世界中物体或环境的形状与产品外观结构数据数据。搜集到的数据常被用来进行三维重建计算,在虚拟世界中创建实际物体的数字模型。这些模型具有相当广泛的用途,举凡工业设计、瑕疵检测、逆向工程、逆向建模、产品外观设计可见其应用。

 

简而言之,3D扫描仪可以避免实物工件的来回运输,从而优化工件检测过程,而且还突破了传统CMM设备的瓶颈,缩短了批量生产前的调整时间。通过优化工件检测,质量控制团队可以快速发现问题,及时提供解决方案,最终获得具有更高质量与兼容性,同时满足客户需求的首件样品,带来更高的满意度、销售额和利润。

用3D扫描仪进行零件检测有助于实现稳定的生产流程,持续产出合格产品

 

3D扫描仪可有效缩短试产扩量时间和生产调节时间,降低工件缺陷检测与纠正延迟。


用三维扫描仪能够对工件扫描对缺陷进行详细分析,大型工件工件也没问题。

产品测绘

3D扫描仪可以实现在线自动化检测,在保证质量的前提下节省人工,提升效率。

大工件扫描测绘

 

在全球化背景下,3D扫描仪能够显著优化工件检测流程,甚至实现完全虚拟化的首件检测,使样品在第一次试装配时就取得成功。在当前的技术下,完全可以做到这一点,只需要将其融入制造商的技能培训、企业文化和精神就可以做到。

非接触式产品测绘

无锡科泰工业设计有限公司简介

    无锡科泰工业设计有限公司,是一家专业致力于激光抄数,产品测绘,工业设计,结构设计,三维扫描,三维建模,手板模型制作的综合技术服务型公司,提供从产品外观设计-结构设计-手板制造-产品生产一站式服务的企业。

科泰工业设计有限公司由数十名经验丰富,行业背景资深工程师,设计师担当主力,为企业提供高效,快捷的设计务.本司基于多年的设计经验和深厚的设计底蕴,以诚信,精准求精的服务精神,得到广大客户的高度赞誉.

正向和逆向

早期设计师在进行产品的造型设计时,主要采用正向设计的方法;这是一个从概念设计起步到CAD建模、数控编程数控加工的过程。

产品造型设计的正向设计一般流程: 概念设计 →CAD/CAM系统制造系统新产品。

但对于复杂的产品,正向设计的方法显示出了它的不足,设计过程难度系数大、周期较长、成本高、产品研制开发难。由于设计师无法完全预估产品在设计过程中会出现什么样的状况,如果每次因为一些局部的问题而推倒整个产品重来,不管从时间上还是从成本上都是不可接受的。如果有方法能改正在正向设计过程中所产生的局部问题自然是好的,正是在这样的背景下,自然发展并形成了逆向设计的方法。

逆向设计通常是根据正向设计概念所产生的产品原始模型或者已有产品来进行改良,通过对产生问题的模型进行直接的修改、试验和分析得到相对理想的结果,然后再根据修正后的模型或样件通过扫描和造型等一系列方法得到最终的三维模型。

采用逆向设计的方法所得到的产品模型,因为是有实际的模型参与各种试验因此得到的结果相对于概念化推算和电脑虚拟模拟更接近真实,从而能迅速找到产品的优异形态并缩短产品开发周期。

在新产品开发中,通常采用正向设计和逆向设计结合使用。

流程示意

逆向设计的一般流程

产品样件数据采集数据处理CAD/CAE/CAM系统模型重构制造系统新产品。

在逆向设计的这些环节中,数据采集、数据处理、模型重构是产品逆向设计的三大关键环节。

数据采集

数据采集(样件的表面数字化)是进行产品逆向设计的第一步。一般而言,数据采集有接触式与非接触式两种测量方式。

产品测绘扫描

接触式测量根据测头的不同,可分为触发式和连续式。应用最广泛的接触式测量仪器是20世纪60年代发展起来的高效精密的三坐标测量机,它是有很强柔性的大型测量设备。接触式测量对物体的表面的颜色和光照没有要求,因此物体边界的测量相对精确,但对软质材料适应差且速度慢。

非接触式测量根据原理的不同,可以分为三角形法、结构光法、计算机视觉法、激光干涉法、激光衍射法、CT测量法、MR测量法、超声波法和层析法 [1]  。通常使用非接触式测量在采集实物模型的表面资料时,采集速度快,可形成点云资料,缺点是精度较低而且对样件表面和光照有较高的要求。

三维逆向建模

数据处理

数据处理的结果将影响模型重构的质量。在此阶段一般应进行数据预处理、数据分块、数据光顺、三角化、数据优化、多视拼合、噪声滤波、拓扑建立、特征提取等工作。

模型重构

模型的重构也就是通常所说的逆向造型过程,重构的方案目前主要有三种,每一种都有不同的适用场合:

1)B-SplineNURBS曲面为基础的曲面构造法,

2)以三角Bezier曲面片为基础的曲面构造法;

3)以多面体面片为基础的曲面构造法。


工业设计
了解客户需求,掌握市场信息,最印象着眼于产品与市场之间不断变化的内在联系,增加产品内涵,提高产品附加值.创新是企业的命脉,我们重视ID创新,在外观设计方面有资深的设计师担当,为企业的产品注入更强的生命力。我们秉承卓越设计、精心创造、一流服务、持续改进的质量方针,致力于开发高、精、尖的产品,并且充分结合当前的市场流行趋势,把握机遇,以持续创新进步、科学管理为手段,开拓创新,积极进取,以创造顾客价值最大化和提高消费者生活品质为宗旨。服务涉及金融终端、医疗仪器、设备终端、美容保健仪器、数码电子、消费电子、其他等诸多领域。  
产品三维扫描
我司是江苏地区较早引进拍照式抄数机的公司同时又是江苏地区最具实力的抄数公司之一,拍照式抄数机以其可移动物体抄数,大范围取点等等特点,以压倒性优势取代传统抄数技术;本司同时还拥有多名具备多年抄数及工程经验的设计师,可以根据客户设计意向及所提供的样板完成客户所需求的作品,亦能进一步进行创新设计,为委托方提供新产品开发、产品改良建议,包括模具生产制造、产品外壳生产加工、后加工表面后处理的等技术援助。
产品结构设计

生产制造是企业开发产品的最终目的,而产品结构设计决定模具制造的成败。我们重视模具制作和注塑成型细节,力保产品顺利投产。细心做好每一个结构设计环节,确保产品符合模具生产要求,精益求精,务求每个细节做到最好,为企业节省模具成本费用,缩短开发周期。
模型玩具设计

模型设计,玩具设计是我司的重要业务之一,我们把握多种模型产品开发方式。无论是从STL建模,还是2D转3D建模都具有非常丰富的经验,并且与国内,日本,美国等等众多企业合作,所设计的动漫模型,模型船,模型飞机,模型坦克,模型车,其它模型玩具(model toys,plastic model kits)畅销海内外。
服务领域包括:产品设计,工业设计,外观设计,模型玩具设计,结构设计,抄数,手板制作,模具注塑。

 

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