在这个数字化时代，了解到这个世界上绝大多数物件都缺乏数字蓝图或 CAD 记录这件事情是令人惊讶的，但这是产品设计领域的一个共同挑战。当这种情况发生时，部件生产商会转向逆向工程，这是一个众所周知非常耗时的过程。然而，负责生产或制造没有相关数字文件的替换部件的创新制造商依靠三维扫描技术，大大加快了这些项目的工作流程，同时也确保了成品部件的精确性和质量。
随着三维扫描的普及，新的领域，包括产品开发和逆向工程，都开始接受数字测量技术。事实上，根据 MarketsandMarkets 的预测，三维测量市场作为一个整体，预计将从 2022 年的 106 亿美元增长到 2027 年的 159 亿美元，其中逆向工程的应用是主要驱动力之一。
越来越多的用户将三维扫描应用于逆向工程项目，因为与传统的测量方法相比，三维扫描在各种设计迭代过程中有效和精确地扫描测量、特征和细节的能力大大缩短了上市时间。意识到这一点，汽车、航空航天、国防和其他部件制造商已经开始使用三维测量，在负责生产定制和备用部件、已停止生产的部件或没有相关 CAD 文件的部件时，对现有物件进行快速和精确的逆向工程。
除了减少逆向工程项目中设计、原型制作和测试阶段之间的反馈循环外，三维扫描提供的数据还为制造过程中的后续步骤的可行性提供指导，并确保生产的部件将达到最终的设计意图。
三维扫描仪在逆向工程应用中提供更多细节
对实体物件进行逆向工程需要测量其高度、宽度、深度、直径和周长，以及其他几何数据，如物件的形状，其中可能包括非线性的边缘和角度。也可能需要捕捉复杂的细节，如某些特征的半径或可能出现在各种特征下面或之间的特征。
传统的测量技术，如卡尺和坐标测量机 (CMM) 可以测量部件的简单物理尺寸，而三维扫描可以高效、精确地获取与整个部件相关的所有数据，使设计者更清楚地了解部件的整体情况，包括其表面、细节和复杂的特征。如果没有详细的三维扫描，设计者必须依靠对更难获得的部件细节的假设，而这些假设往往会导致设计不良的产品，与客户的要求不相符合。正是由于三维扫描所提供数据的完整性，整个应用和工作流程获得了相当大的优势。
通常情况下，三维测量过程包括多个步骤。首先，对物件进行扫描并创建点云，确定部件的形状、轮廓和尺寸。接下来，收集到的数据将以 CAD 文件或部件的三维副本的形式呈现。最后，利用软件，可以对部件进行建模，生成一个“蓝图”，用于加工部件。
实现第一步的数据收集，有多种三维扫描技术可供选择。然而，与其他技术相比，臂挂式激光扫描仪通常局限性较小，而且在捕捉光滑、整体几何形状的特定程度的细节时更先进。通过使用硬测头可以实现进一步的精度，它可以捕捉到精确的几何特征，以及尖锐的机械线条。有的三维扫描仪可用于测量小至直径几厘米的部件，大至船体的物件，也有可用于不同复杂程度的扫描仪。
利用这些三维扫描技术，产品设计师便可以开始逆向工程的过程，以创建定制部件或替换部件。例如，在汽车行业，激光扫描仪可能会被用来扫描车门，捕捉车门更多整体的、成型的方面，而接触式测头可以被用来捕捉与车门的机械部件相关的数据。然后，收集到的数据可用于创建产品的 CAD 文件和模型，例如可能已经停产的汽车的替换部件。
同样的技术也可以应用于存在 CAD 文件的替换部件的逆向工程，但不考虑该部件可能随着时间或使用而磨损。在这些情况下，三维扫描不仅加快了设计过程，而且从使用的角度来看，还确保了更换的部件更有效，因为它们是根据特定部件或机器的实际、真实情况而设计的。
利用三维扫描进行逆向工程的好处
由于产品开发过程通常漫长且昂贵，并且还包括多次迭代，时间至关重要，因此在与设计有关的应用中，任何程度的进度缩短都是关键的价值驱动因素。使用三维扫描精确有效地对现有产品进行逆向工程的能力是对时间的重大节省，据估计，与传统方法相比，该技术可以减少分析数据和验证设计的开发过程的时间，最多可减少 80%。
此外，一旦建立了第一个原型，用户就会意识到该部件或产品的可制造性，并能在设计过程的早期确定其制造是否可行。而且，在第一个原型建成后，可以再次使用三维扫描仪来了解该部件是否真正符合设计意图。换句话说，制造出这个部件也许是可能的，但它是否能做它需要做的事，适合它需要适合的地方，并对压力和磨损作出应有的反应？由于在逆向工程项目中可能会出现多次迭代，因此，利用高效、精确的三维扫描在早期识别这类问题的能力可以使用户在开发阶段节省大量时间。而且，反馈回路越短，高质量的部件或产品就能越快地投入市场。
其他好处包括减少废品和浪费，这与减少无法使用的设计迭代和消除不符合设计意图的成品部件有关，以及能够生产更高质量的成品部件和产品，因为三维扫描确保了用户对部件及其所有复杂情况的全面了解。
三维测量使 Pratt Miller 公司保持领先优势
Pratt Miller 是一家扎根于赛车运动的工程和产品开发公司，在 Corvette 赛车等项目中赢得过多次胜利和冠军。该公司面对并击败了强大的对手，包括法拉利、保时捷、宝马、阿斯顿•马丁和路特斯。Corvette 赛车队在勒芒 24 小时耐力赛中的八次胜利记录，证明了这家公司了解速度和精度的力量，以及在赛前、赛中和赛后仔细检查和数据分析的重要性。
车队在整个过程中使用 FARO ® ScanArms，依靠数据的精确性、测量臂的便携性和简单的设置来获得信息，使他们在勒芒 24 小时耐力赛的赛道上不断前进。虽然车队已经与 FARO 合作了四代赛车，但最近，Corvette Racing 赛车队和 Pratt Miller 公司利用 FARO 技术，带着 Corvette C8.R 重返赛道，追求着勒芒的又一次胜利。
Pratt Miller 公司的质量经理 Frank Wilson 表示：“赛车的关键在于精度和执行。要想获胜，首先要在汽车上赛道之前做好准备，并为我们的团队提供正确的工具和流程，才能获得成功。Pratt Miller 公司为Corvette 赛车队设计、制造和比赛赛车已经有 20 多年了，我们的团队很高兴回到勒芒 24 小时耐力赛，希望能追求我们的第九次胜利。”
Wilson 继续说：“在开发四代 Corvette 赛车时，我们一直依靠FARO 技术公司进行更好、更快和更多的扫描。而现在，我们已经在 Corvette C8.R 上做到了这一点，它将在今年的勒芒赛上首次运行。”
Pratt Miller 公司在整个过程中使用了一系列的 FARO ScanArms。精确性、便携性和快速收集数据的能力在快节奏的专业赛车领域是非常宝贵的。Wilson 表示：“我们在空气流动学开发的最初阶段就开始使用 FARO 提供的测量解决方案，用于逆向工程、支持设计、在我们开始制造之前检查治具和模具，以及用于赛车部件的最终检查过程中，并获得测试数据与赛道结果的相关性。”
无论将 FARO 扫描臂用于接触式探测、非接触扫描还是两者的结合，由于设备的便携性、可靠性和多功能性，Pratt Miller 团队在实验室、制造车间、车库或公路上均可使用该扫描臂。
Wilson 表示：“我们的团队对 C8.R 在勒芒的首次亮相感到很兴奋，并希望看到它在我们运动领域最大规模的比赛中与耐力跑车比赛中最好的制造商和团队进行 GT 专业组的竞争。”