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研究生:林毅豐
研究生(外文):I-Feng Lin
論文名稱:非接觸式掃描系統於電腦輔助造形設計之研究
論文名稱(外文):An Applicative Study of 3D Scanner System in Computer Aided Styling Design
指導教授:王年燦王年燦引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:銘傳大學
系所名稱:設計管理研究所
學門:設計學門
學類:產品設計學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:102
中文關鍵詞:逆向工程電腦輔助設計產品設計流程
外文關鍵詞:reverse engineeringcomputer aided designproduct design process
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面對數位時代的來臨,縮短產品開發時程、提升產品品質與降低生產成本,已是現今高產值高附加價值的產業所引頸期盼,因此業者皆希望能藉由新的技術來達到此一目標。
本研究主要以文獻探討、個案研究與模擬實驗進行,藉以探討設計師在運用非接觸式掃描系統於電腦輔助造形設計時之應用,並歸納出運用非接觸式掃描於產品開發時的優缺點。
由模擬實驗歸納出以下的結論:非接觸式掃描系統對設計師在CAD模型建構時,除了可以幫助設計師快速進行模型建構與設計變更外,對電腦輔助造形設計的掌控方面,在本次實驗中並無明顯之差異,但設計師皆肯定此一技術的運用。最後,本研究將可提供給教育界與實務界,在進行產品開發時,有效縮短產品開發與CAD模型建構之參考。
For the coming age of digital world, the issues such as saving time expenses of product development, raising the quality of product, lower cost of the manufacturing are all seen as the key competitive advantages for most hi-production and hi-plus-extra-value manufacturing industries. Therefore, the integrative technology, which can tackle these problems are eagerly expected.
Research methods, such as: literature discourse, case study and virtual reality (VR) are applied to explore the relative feature of designers’ experience in practical, and the relative advantages and disadvantages in regarding the application of 3D Scanner System in computer aided styling design (CAD) are compared and summed.
Through the simulative experiment, the study outcome is summarized as follows: the 3D Scanner System is useful in fast VR model construction, however has no significant effect for the style feature controlling in comparison with the traditional CAD software in the experiment. Generally, most designers appreciate this new technology and its application rewardingly. For the future prospective, this study is practical and beneficial for both education and industry for CAD modeling and effective product development.
目錄
中文摘要………………………………………………………….……….….Ⅰ
英文摘要………………………………………………………….……….….Ⅱ
目錄………………………………………………………….…………….….Ⅲ
圖目錄…………………….………………………………….…………….…Ⅴ
表目錄……………………….…………………………….……………...…..Ⅷ
第壹章 緒論……………………………………………………………....….1
1.1 研究動機……………………………………………………………1
1.2 研究目的……………………………………………………………3
1.3 研究目標………………………………….………………………...3
1.4 研究重要性…………………………………………………………4
1.5 研究導向與限制…..…………………………………………………5
1.6 論文架構……..………………………………………………………7
第貳章 文獻探討…………………………………………………………...9
2.1 順向與逆向設計流程之比較…..……………………………………9
2.2 逆向工程量測系統………………………………………………..13
2.2.1 接觸式掃描系統………..……...……………………………13
2.2.2 非接觸式掃描系統………………..………………………...15
2.2.3 接觸式與非接觸式掃描方式之流程比較……………….....16
2.3 點資料處理……………………………………………………...17
2.4 曲線/曲面建構與擬合……………………………………….……20
2.4.1 曲面擬合與重建方式………………..……………………...21
2.4.2 曲線/曲面的編修………………..……………………..……23
2.5 應用市場與產值預測………………………………………..……24
第參章 研究步驟與方法…………………………………………..….……29
3.1 專家訪談………………………………………..…….…………...30
3.2 點資料掃描工具………………………………..…….…………...30
3.3 目標產品選定……………………………………..…….………...31
3.4 模擬實驗觀察……………………………………..…….………...32
3.5 模擬實驗後訪談…………………………………..…….………...33
3.6 綜合分析…………………………………………..…….………...34
第肆章 個案研究與訪談……………………………………..…….………35
4.1 個案研究…………………………………………..…….………...35
4.2 個案訪談綜合分析………………………………..…….………...43
第伍章 模擬實驗與分析…………………………………..…….…………45
5.1 模擬實驗前測……………………………..…….……….….…….45
5.2 模擬實驗前測結果分析…………………..…….……….….…….67
5.3 模擬實驗……………………………..…….…………….….…….67
5.4 模擬實驗後參與實驗者的觀感訪談…..…….………….….…….82
5.5 模擬實驗結果訪談與評量…..…….………….…………….…….84
5.6 綜合分析……………………………..…….…………….….…….87
第陸章 結論與後續研究……………………..…….…………….………89
6.1 結論……………………………..…….…………….….………….89
6.2 後續研究與建議………………..…….…………….….………….91
參考文獻………………………………..…….…………….….……………..93
附錄………………………………………….….…………………………….98
附錄一 研究問卷………………………………………….….……….98
附錄二 模擬實驗……………………..…….………….….…………..99
附錄三 模擬實驗後設計師訪談……..…….………….….…………101
附錄四 模擬實驗結果評估…………..…….………….…………….102
圖目錄
圖1.研究架構…..……………..………..…………………………...………….6
圖2.順向與逆向工程設計流程..……………..……………………...………...9
圖3.順向與逆向產品開發設計程序…..……....……………………………..10
圖4.產品模型單一化之整合開發流程..……………………………………..11
圖5.混合形產品造形模式……………..…..……..…………………………..12
圖6. CMM三次元座標量測儀…...………....………………………………..14
圖7. CCD非接觸式掃描系統………………….…………………..………...15
圖8.接觸式與非接觸式掃描方式之流程圖..…..……..…………….……….17
圖9.數位模型的需求定義……..……..………....…………………….……...24
圖10. 2D/3D市場應用產值預估………………..…………………….……..25
圖11. CAD相關應用市場預測調查……...……..…………………….……..27
圖12.產值比較..…………..…..…………..………………………….……….28
圖13.研究流程圖..…………....……………………………………...……….29
圖14. 3D立體掃描機DigiBox……………………………………………….31
圖15.吉強科技公司設計流程圖..……..…………………………..…………36
圖16.汽車保險桿點資料與曲面建構…..…..……………………..…………37
圖17. GD90手機保險套……………………………………….….………….37
圖18.信昌公司逆向工程運用……....……………………….…..…….……..39
圖19.信昌機械公司逆向設計流程圖..…………..………….…..…….……..39
圖20.信昌機械公司透過非接觸式掃描所設計的汽車座椅…..….………...40
圖21.歐燦科技公司逆向工程作業流程圖……...…….………...….………..41
圖22.歐燦科技公司設計案進行流程.…….….….….………….….….……..42
圖23.手機零配件掃描CAD圖……..…….………..…………….….……….43
圖24.手工製作之PU滑鼠模型………....…...……….………….….……….46
圖25. PU模型外觀造形擷取…………….....…………………….….………46
圖26. PU模型掃描之點群資料……….….....…………………….…………47
圖27. PU模型掃描之Polygon面群資料……….………………...………….48
圖28. PU滑鼠斷面切片…………….……....………………….….….……...50
圖29.設定控制點方向..……..……….……....…..…………….….….………50
圖30.調整曲面u,v方向參數值…...……..……..…………….….….………..51
圖31.控制點的增減..……..…….……....……..……………….….….………51
圖32.設計變更與曲面建構…..…...……....…..……………….….….………52
圖33.設計特徵建構…..…..……….……....…..……………….….….………52
圖34.油土製作之滑鼠模型..………...…....…..……………….….….………53
圖35.油土模型外觀造形擷取…….……....…..……………….….….………53
圖36.油土模型掃描之點群資料.….……..…...……………….….….………54
圖37.油土模型掃描之Polygon面群資料…....……….…..….….….……….55
圖38.油土滑鼠斷面切片……….....……....…..……………….….…..……...57
圖39.設定控制點方向………...……..………..…………….….…..………...57
圖40.調整曲面u,v方向參數值….…..…..…… ………….….…..…………..58
圖41.控制點的增減……….....……....………..…………….….…..………...58
圖42.設計變更與曲面建構...…..…....………..…………….….…..………...59
圖43.設計特徵建構..……..….……....………..…………….….…..………...59
圖44.實際產品之滑鼠…..….…..…....………..…………….….…..………...60
圖45.實際產品外觀造形擷取..…....……………………….….…..…………60
圖46.實際產品掃描之點群資料………..…....….………….….…..………...61
圖47.實際產品掃描之Polygon面群資料..…....…….…….….…..…………62
圖48.實際產品斷面切片…......……..……..…………….….….…..………...64
圖49.設定控制點方向….….………....……………….….….…..…………...64
圖50.調整曲面u,v方向參數值…......…………….….….….…..……………65
圖51.控制點的增減..…......………..……………….….….…..……………...65
圖52.設計變更與曲面建構....…………………..….….….…..……………...66
圖53.設計特徵建構…......…..……..……………….….….…..……………...66
圖54.模擬實驗個案一.....……..……..…………….….….…..……….……...70
圖55.模擬實驗個案二.....……..…..……………….….….…..……….……...71
圖56.模擬實驗個案三.....………………………….….….…..……….……...73
圖57.模擬實驗個案四.....………………………….….….…..……….……...74
圖58.模擬實驗個案五.....………………………….….….…..……….……...76
圖59.模擬實驗個案六.....………....……………….….….…..……….……...77
圖60.模擬實驗個案七.......………..……………….….….…..……….……...79
圖61.模擬實驗個案八..………………...………….….….…..……….……...80
表目錄
表1.CMM接觸式掃描點資料之優缺點….….….…..…..…………………...14
表2.CCD非接觸式掃描點資料之優缺點.……….…..…...…………………16
表3.3D CAD應用市場成長率…....….…..…....…………………..…………26
表4.多媒體市場盈收比較…..….….….…...………………..……..…………27
表5.受訪公司資料…….…...….…...………………..……………..…………30
表6.PU模型拍攝張數與參數設定值之比較….…..……………...…………49
表7.油土模型拍攝張數與參數設定值之比較…....……………....…………56
表8.實際產品拍攝張數與參數設定值之比較………………….…………...63
參考文獻
[中文部分]
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