三维扫描技术在模具CAD/CAM中的应用

吴伟

摘要 三维成果将对机械设计、模具设计与制造、机械加工这3个专业领域开发起到一定的参考作用。对三维扫描技术的理论知识、CAD的理论知识和CAM的理论知识等几个方面进行详细探讨，然后提出了三维扫描技术的实际现状、CAD和CAM技术以及三维扫描技术与模具CAD/CAM的关系这几个问题研究。通过问题的研究和总结让我们对三维扫描技术在模具CAD/CAM的应用具有全面性的了解。

关键词 三维扫描技术；CAD技术；CAM技术；CAD/CAM系统

1.三维扫描技术的发展和现状

1.1三维扫描技术的概念

三维扫描技术是集合了机、光、电、计算机技术于一体的高兴技术科技，主要用于对目标物体或者实际物品进行外观结构、色彩绘成进行扫描，以便于获取该物体或者物品的表面在空间上的空间坐标。三维扫描技术是一种能够把实际物体的立体信息转换为计算机能够直接处理的数字信息，为实物数字化系统提供了相对便捷的方法。

1.2三维扫描技术的优点

三维扫描技术具有非接触测量的优点。不像传统的测量方式，要对物体进行实际性测量，不用测量其高度、长度和宽度就可以得到物体数据信息的优点。三维扫描技术还有速度快的优点。对比传统的测量方式，不需要大费周章地准备多个测量仪器，也不需要找到一个适合物体大小的地方，只需要对着物体扫描就可以得到数据的优点，时间上缩短，效率也有所变高。三维扫描技术还有精准度高的优点。传统的测量方式，需要多次测量，从而减少实验误差的存在。而三维扫描技术就是在此基础上又得到提高，减少了这个实验的存在。

1.3三维扫描技术的现状

三维扫描技术从发展到现在以来，有许多的三维扫描原理被挖掘出来是值得让我们高兴的。近现代的三维扫描技术原理和采用方式都非常多样，其中运用最广泛的就是光学式的运用。主要使用的最多的是结构光方式，并且多用激光作为光源。根据这三维的扫描原理，我国将三维扫描技术运用在工业化设计、瑕疵品检测、逆向工程、机器人导引、测量地貌、医学研究信息、生物研究信息、刑事鉴定、数字文物典藏、电影制片、游戏创作素材等方面，显示出我国对于技术研发具有广泛性和可塑性的特点。

2.CAD/CAM系统的发展和综合

2.1CAD技术的概念

CAD的英文全称是CAMPUTER AIDED DESIGN，从英文字面上翻译的意思是计算机辅助设计。CAD的最初概念只是科学计算和绘图。而现在的CAD技术是指使用计算机系统对项目内容进行设计的全过程。许多的工作内容都需要用到CAD技术。包括资料内容的检索、创作方案的构思、零件造型的设计、工程研究分析、工程设计制图、文档内容编制等工作。在进行设计的每个阶段计算机都能发挥它的辅助作用，CAD是增强国民经济的一项关键性高新技术。引起了工程界的关注和支持，迅速地在工业中运用并且日益完善起来。

2.2CAM技术的概念

CAM的英文全称是CAMPUTER AIDED MANUFACTURING，从英文字面上翻译的意思是计算机辅助制造、CAM利用计算机来进行生产设备管理控制和操作的过程。它通过输入零件的工艺路线和工序内容对零件惊醒加工时的运动轨迹和数控程序进行操控。计算机辅助制造CAM的核心就是计算机数值的控制，简称为数控。CAM系统一般具有数据转换和过程自动化两个方面的功能。广泛运用在机床应用以及其他各类设备的控制，比如冲压机、火焰或等离子弧切割、激光束加工、自动绘图仪、焊接机、装配机、检查机、自动编织机、电脑绣花和服装裁剪等，成为各个相应行业CAM的基础。

2.3CAD/CAM技术的运用

CAD/CAM技术的前身就是CAM和CAD的分开形式，是CAD和CAM技术的综合技术系统、也就是制造工程技术和计算机技术的紧密结合、相互渗透于发展起来的一项综合性应用技术。CAD/cAM技术是先进制造技术的重要组成部分。它的发展和运用使传统的产品设计、制造内容和工作方式发生了根本性的变化。CAD/cAM技术的能力还是衡量一个国家科技现代化和工业现代化水平的一个重要指标。CAD/cAM技术的实践证明：一个先进的技术设计可以转变一个现代的实际生产力。减少劳动力的输出是社会生产减少成本输出的一种方式，这时候的CAD/CAM技术就起到了非常重要的作用，虽然不能完全取代人类手工，但是还是能够减少成本输出。21世纪初的机械制造业，总的发展趋势为：柔性化、灵捷化、集成化、智能化、信息化（网络化）、参数化。也代表着CAD/cAM技术需要在着几个发展趋势上进行运用和改善。

3.三维扫描技术在模具CAD，CAM中的应用

3.1三维扫描技术和模具CAD/CAM技术的关系

模具作为一种高附加值和高技术密集型的产品，模具技术含量水平就已经成为了衡量一个国家制造水平的一个重要指标。那么模具工业发展的关键点就是模具技术的进步。模具CAD/cAM技术是一种现代模具设计与制造的应用技术，它在对于模型器具的工艺制造起到了非常重要的作用。三维扫描技术是可以成为模具CAD/CAM技术前进的一个重要基础，同样也是模具CAD/CAM技术成功的重要媒介之一，为成功制造模具奠定了基础。三维扫描技术对手板、样品、模型进行扫描从而得到立体模型的尺寸数据，这些数据直接通过CAD/cAM软件接口，在CAD/CAM系统上对数据进行修改和调整，有效地促成模具的形成、制造周期大大的缩短、高速制造出产品的优点。模具CAD/CAM技术是三维扫描技术的合作伙伴，三维扫描技术和CAD/cAM技术两者的有效结合在一定程度上促进了社会生产制造行业的发展与进步。

3.2三维扫描技术在模具CAD/cAM中的应用

三维扫描技术在制造工业上的运用就是对实体加工制造产品的前身进行规范性测量并且将数据提示给模具CAD/CAM系统中。三维扫描技术的一个制造工业应用就是在于对生产线质量控制和产品元件的形状检测，例如金属铸件和锻造、加工冲模和浇铸、塑料部件（压塑模、滾塑模、注塑模）、钢板冲压、木制品、复合及泡沫产品，最具有代表性的就是数控机床。通过前期工作，三维扫描技术对于零部件的长短大小、直径数值进行测量然后再通过模具CAD/cAM技术对其加工和改善，然后制成成品。将三维扫描技术运用在模具CAD/cAM上大大地减少了项目设计过程中测量的问题、减少了人员使用的费用、减少了多样测量机器运用的费用。这几个方面的最终结果都是为企业的生产成本减少做出贡献。CAD/CAM在根据数据信息对零件进行系统性改善，根据项目所需要的性能和优点来完善零件的用处，一层一层的技术运用都是为了让该制造生产中所运用的零件达到完美的境界。完美的配合所有零件，对整个设备的运作都起到了非常巨大的作用，在模具CAD/CAM技术的道路上越走越远、更加完美。

4.结论

模具CAD/CAM是一个综合性现代新兴技术手段，是一个国家的科技智能化、数字化、网络化、具体化、综合化的表现之一。机械制造行业的研究人员要细心地开发模具CAD/cAM的前中后期，它是一个项目设计、设备制造、资源利用成功的关键之一、三维扫描技术广泛运用在各个行业，可见其作用的重要性。科研专业人士应当改善三维扫描技术在模具CAD/CAM中的不足，在研究的过程中吸取经验和教训才能让设计和制造更加完美。