模具之家讯：数字形状采样和处理技术可以用于精密 模具 的生产，并且可以大大缩短用于切削的电脑数控系统开发新模具的时间。 在大多数人眼里，容器仅仅是用来装物品的器具而已。但是对注-吹成型公司Uniloy Milacron的客户来说，他们的Uniloy Milacron容器还是定义他们品
数字形状采样和处理技术可以用于精密模具的生产，并且可以大大缩短用于切削的电脑数控系统开发新模具的时间。
在大多数人眼里，容器仅仅是用来装物品的器具而已。但是对注-吹成型公司Uniloy Milacron的客户来说，他们的Uniloy Milacron容器还是定义他们品牌的一重要部分。
uniloy milacron是一个全球领先的提供吹塑系统和服务的供应商。早在30年前，公司通过开发新的切割机械以及为乳品包装市场进行专利空心塑料瓶设计而成为吹模成型领域的领先者。此后，经过几年的发展，公司还开发了专利技术来提高自身的技术能力和自动化程度。
图1. Uniloy Milacron公司要仿制的原型瓶比它当初出现时要更加复杂
最近，该公司的一项具有重要意义的创新技术就是利用数字形状采样和处理技术(DSSP)来为塑料容器开发新的模具。该项技术是由Laser Design 公司的一个分支GKS Inspection Services公司提供的。GKS公司利用其激光设计扫描仪对塑料容器的几何外型进行准确的扫描，并且Geomagic Studio软件把扫描的数据输入到精确的表面模型当中供CAD系统和机械加工使用。
“这个新的程序有许多优点”，Uniloy Milacron公司的产品设计工程师Jim Janezek说道。“它可以使我们生产更加精确的模具，并且为用于切削加工的CNC系统节省了时间，这样我们开发新的模具的时间也就被大大缩短了”。
复制复杂的形状
最近，一个合作项目正在Uniloy Milacron和GKS公司之间进行。具体内容是Uniloy Milacron公司为GKS公司提供一种两升塑料牛奶瓶的复制品。尽管牛奶瓶是电冰箱里最常见的容器，但一个典型的牛奶瓶在采用CAD系统操作时却是相当复杂和困难的。
图2. 旋转的操作平台可以使GKS对牛奶瓶进行全方位的扫描
“我们使用Pro/ENGINEER软件来设计新的容器，这种新的软件的不同于以往的容器设计模式”， Janeczek说道，“但是我们同时也需要各种不同的技术来满足客户的设计需要”。
快速捕获能力和包含有自由形态的模型现有物质是CAD系统和DSSP之间最的差别所在。
作为一个以制图为基础的技术，CAD最开始呈现出的是一个空白的屏幕，然后由操作人员输入尺寸、形状、曲线以及表面情况然后来确定这个物体的具体形态。对于设计一种新的产品来说，CAD是最适用的。但是当它用来模拟和表现现有的物体的时候，它的局限性就体现了出来，特别是那些有自由形态形状的物体，比如那些有把手的塑料牛奶瓶等。
而DSSP在最初的情况下则呈现的是一个已有的产品和成型结构。高速扫描仪捕获物体的形态数据并且把这些点云数据输入如Geomagic Studio全自动软件中等。该软件是这个过程中最重要的部分：它从测量数据中提取物体几何形状数据及布局信息，进而创造出高质量的数字模型。这些模型都可以被CAD/CAM/CAE使用并用来进行进一步的操作，例如工程分析、模拟、机械加工等等。
“对于用数字复制一个模型，Geomagic Studio软件可以提供最简单、最快速、最准确的方法”， GKS公司工程师兼Uniloy Milacron 工程负责人Han Le说。“你可以在不采集物理尺度和使用精度为0.0025毫米(0.0001英寸)的CAD模型的前提下完成对物体的模拟”。
图3. 激光设计DS3040扫描的点云效果。扫描仪从原形瓶上获取两百万个数据点大约需要花费一个小时的时间
几分钟内完成数百万点
Le目前一直使用激光设计DS3040扫描仪来捕获两升牛奶瓶的数据。尽管DS3040要求要选择适合CMM的探测器，但是选择DS3040使得整个操作过程更快速，并且可以采用无接触式扫描。
“在使用传统的CMM系统时你不可能得到DS3040所形成的精确扫描结果”，Le说，“在用传统的方法时，你不得不使用基础式探针，而且不管进行多少次都不一定会产生特别精确的数据。除此之外，对于一个柔软易变形的物体来说，你不可能得到精确的数据因为它的物理形状总是在改变”。
据Le介绍，激光设计系统的主要优点就是使用旋转平台来对容器进行全方位的扫描，并且可以轻而易举的整合用于普通并列系统的所有数据。
新技术扫描一个牛奶瓶大约需要花一个小时的时间，并且收集了一个大约有两百万点的点云。这和Uniloy Milacron过去使用的CNC系统扫描容器所花费的24个小时相比占有明显的优势。CNC系统仅能捕获几千个数字点，但和激光设计扫描仪收集的数百万点相比便显得微不足道。此外，新的方案可以在更短的时间内提供更精确的数据，这为Uniloy Milacron公司的生产和程序安排都提供了很大的帮助。
图4. 在使用了Geomagic Studio的专利三角测量运算法则，扫描产生的点云可以自动的转换成数字多边型
“当我们进行这样的操作时，我们需要为切削操作中最重要的工具CNC机械争取时间”， Janeczek解释道。“但采用了GKS的扫描和数据加工过程，CNC机械就可以全速的完成切削任务，而且我们也不用担心使用它的时间安排”。
点到面的转化
当这些数据点被激光设计扫描仪捕获的时候，它们被采用到Geomagic Studio软件中，在这里这些数据可以被寄存扫描，并且在保留精度、改正错误并且弥补漏洞的基础上整理这些数据设置。
这些点云模型在由Geomagic Studio软件提供的专利外围三角测量运算法则的帮助下转化为了一个多边形模型。新的功能可以根据软件自动地创造出一个清晰的多变形，并且具有区域模拟、优化多边形密度、固定重叠的交叉点以及编辑多边形特征等优点。
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