假设您必须更换一个损坏的零部件或改造一个老旧的零部件，而这个零部件的原始 CAD 模型不存在或无法得到。因此，您必须创建一个新的 CAD 模型来生产制造。您可以从零开始您的 CAD 设计，这很可能是一个漫长的、不堪重负的迭代过程，或者您可以利用现存对象的数据，将这些信息作为设计的基础，这将使您的工作更加准确和高效。这个过程就涉及三维扫描。

以下是利用现有实物创建虚拟 3D 模型的典型步骤：

1. 通过对零部件进行三维扫描获取 3D 扫描网格数据（STL）。

2. 提取尺寸信息，如几何图形、尺寸和横截面。

3. 将模型导入 CAD 软件并进行 CAD 建模。

4. 将生成的 CAD 模型（STEP 或 IGES）与初始三维扫描网格数据进行比较。

5. 分析反馈信息，并利用比较结果来优化 CAD 逆向建模。

6. 导出零部件的最终 CAD 模型以便进行生产制造。

 

简单来说，三维扫描仪生成一个网格或点云，提供关于零件表面几何形状的所有必要的尺寸信息。然后这个网格可以作为一个模板来绘制新的 CAD 模型。CAD 模型通常是使用非均匀有理基样条（NURBS）来创建的，由曲线连接在一起的点组成，而三维扫描通常以网格形式导出，由数百万个小三角形组成。

因此，三维扫描仪并不能直接输出 CAD 模型。我们需要一个中间的 扫描到 CAD 建模阶段来搭建桥梁，将不可编辑的三角形转换成可编辑的 NURBS 曲面，然后您就可以利用这些 NURBS 曲面来创建一个具有可编辑特征的实体 CAD 模型。

您可以根据需要使用不同的方法来创建现有物体的 CAD 模型。您可能想 (1) 创建一个具有准确尺寸和精确角度的 CAD 模型，以开发和制造新的零部件，或 (2) 按原样创建一个零部件（通常由有机形状组成）的精确模型。方法一是创建一个设计意图并输出一个参数化模型。方法二是原样再现，会输出一个表面模型。混合模型也是存在的，即结合使用这两种方法，将它们分别用于物体的不同区域。

要从三维扫描网格数据中得到一个参数化模型，您首先需要了解物体是如何被设计出来的。为此，您必须通过在网格上创建实体，如平面、圆柱体或横截面，从扫描数据中提取信息。这些操作直接在如 VXModel 这样的扫描到 CAD 软件中进行 。然后，参数化模型及其实体可以被转移到您的首选 CAD 软件中。

同样，为了根据优化的三维扫描网格得到一个自由曲面模型，您需要重新创建被扫描物体的确切形状。为此，您必须通过填补孔洞、平滑表面和修剪边界来改善和优化网格数据。然后，在优化后的网格数据上，您可以用控制点创建精确的自由曲面（NURBS）。同样，在将自由曲面模型导入 CAD 软件之前，所有这些操作都直接在扫描到 CAD 软件中进行。

三维扫描仪不能直接生成 NURBS 曲面（STEP 或 IGES），但扫描到 CAD 软件可以。尽管如此，然后仍必须将 3D 模型导入 CAD 软件，以获取符合设计意图的参数化模型。

在选择三维扫描仪和扫描到 CAD 软件之前，您必须确定您的需求。

• 您需要扫描的零部件尺寸是多少？

• 其几何形状是简单还是复杂？

• 您能轻松地把零部件搬到扫描工作区吗？

• 您需要什么样的精度和细节清晰程度？

• 您的预算是多少？

固定式扫描系统适合那些预算有限的人群，但正如其名称所示，零部件需要搬到系统设备所在位置，而且固定式扫描系统大多只适用于小尺寸的零部件。移动式扫描仪，包括铰接臂和手持式扫描仪，通常更准确，更适合于大型部件，而且正如其名称，它们可以带到零部件所在位置，而不是反过来。

Creaform 形创提供各种手持式三维扫描仪，但其中有三个系列特别适合产品开发和逆向工程应用。Creaform 形创三维扫描仪肯定可以满足您在预算、速度和精度方面的要求。

HandySCAN 3D|SILVER 系列是一个性价比非常高的系列，适合那些希望根据客户需求开发出更好产品的技术创新人员。预算较低的人也能负担得起这款经过验证和值得信赖的技术产品，它可以缩短开发过程。

Go!SCAN SPARK 专为那些从事产品开发、设计和逆向工程的人员提供了快速又便捷的三维体验。它可以帮助开发具有更复杂的形状和设计的新产品，加快上市时间，创造竞争优势。

HandySCAN 3D|BLACK 系列是市场上的一款非常可靠和准确的、通过 ISO 17025 认证的便携式三维扫描仪。它可以生成高精度的三维测量数据和高分辨率的结果，具有优异的扫描质量。

如前所述，三维扫描和 CAD 建模就像两条不同的地铁线，需要三维扫描到 CAD 软件来有效地将它们连接起来。

一种方法是选择功能齐全的逆向工程（RE）软件，如 Geomagic Design X，它能提供高性能的对齐、信息提取和特征建模功能。功能齐全的 RE 软件基本上取代了用于逆向工程的 CAD 软件。事实上，对于每天或每周需要做逆向工程的设计师来说，它是一个“高端解决方案”。这导致通常已经习惯于使用某个 CAD 软件的设计师不得不学习使用这个具有不同功能的新软件。它也比其他软件更昂贵。

另一种方法是直接在 CAD 软件中从零开始设计模型，而不求助于逆向工程。众所周知，CAD 软件是设计师最喜欢的特征建模软件，但从零开始绘制一个草图可能是一个漫长而枯燥的过程。此外，CAD 软件在网格编辑、对齐和从网格中提取信息方面的功能有限。

还有一种更吸引人的方法，是选择扫描到 CAD 软件，如 Creaform 形创的 VXmodel 软件模块，它包括对齐、清理和优化网格以及在将实体和横截面传输到 CAD 软件（如 SOLIDWORKS、Autodesk Inventor 和 Solid Edge）之前提取尺寸属性在内的所有功能，设计师可以用它来轻松地进行特征建模。这种方法更有吸引力，因为它比功能齐全的 RE 软件更便宜；使用起来也更方便，而且更容易学会。

使用扫描到 CAD 软件的逆向工程功能来创建 CAD 模型有诸多优势。它赋能设计师和工程师在更短的时间内创建现有零部件的 3D 模型，减少在获取一个可直接制造的零部件之前的迭代次数，并在第一时间获得理想的改装零部件。它还可以缩短产品开发和上市时间。但是，更重要的是，它为设计师和工程师提供了一个精确的建模基础，使他们能够在此基础上建立和改进他们的模型，而不是从零开始绘制模型，这使他们有更多的时间来构思复杂的几何形状、现代形状和有机表面。

扫描到 CAD 软件也是 CAD 专家的理想选择，因为它可以使他们很快回到自己原来的工作流程中，并继续使用他们首选的 CAD 建模软件。如果您已经掌握了 SOLIDWORKS、Autodesk Inventor 和 Solid Edge 的用法，那为什么还要学习全新的 RE 软件呢？

简而言之，通过扫描到 CAD 的逆向工程功能不仅可以设计出更好的产品质量，而且可以通过更少的迭代次数在更短的时间之内让它们上市。这对具有复杂几何形状的复杂部件尤其有效。Creaform 形创的专业级三维扫描仪，如 Go!SCAN SPARK，使逆向工程更有效、更快、更简单。与其他解决方案相比，如 VXModel 这样的扫描到 CAD 软件，可以帮助您更快地回到您常用的 CAD 软件中去，以继续享受设计和创新的乐趣！