虚拟仿真CAVE系统及3D打印体验中心

 

 

项目背景

 

工业设计是由科学和美学，技术与技艺相互交叉、渗透结合形成的。新世纪以来，随着计算机图形学、人工智能、计算机网络、信息处理、机械设计和制造等技术的高速发展,虚拟现实技术在工业设计中的应用越来越多,已经成为工业设计各个阶段不可缺少的工具。虚拟现实技术的广泛应用使现代工业设计走向更全面的数字化，使设计部门与企业管理、工程设计与市场营销等产品开发的主要部门之间的交流变得更加容易，不仅大大缩短了企业产品开发的时间，而且也为其产品的宣传、销售赢得了先机，为企业在竞争中取胜添加了筹码，加快了企业发展的步伐。

 

近年来，3D打印技术也得到了较快发展，给我们带来的变革不可估量，被认为是“第三次工业革命”的主要标志之一。从工业级应用到民用级上，国内3D打印技术正逐步进入商业化。中国3D打印技术产业联盟秘书长罗军指出，我国将在3年内正式启动至少10个3D打印创新中心，发展500家传统企业进入3D打印技术产业联盟，3年内有望实现上百亿元产值。国内对3D打印技术寄予厚望。工信部方面宣称将推动“3D打印”产业化，即将制定路线图和中长期发展战略。科技部公布的《国家高技术研究发展计划（863计划）以及国家科技支撑计划制造领域2014年度备选项目征集指南》打印产业首次入选。

 

技术服务平台的意义

 

从中长期看来，虚拟现实技术、3D打印产业具有较为广阔的发展前景，已被定位为生产性服务业、文化创意、工业设计、先进制造、电子商务及制造业信息化工程的关键技术和共性技术。工业设计共性技术服务平台将充分利用最先进的虚拟现实、3D打印、三维扫描逆向工程等技术，在艺术设计、工业设计、创意设计等领域内发挥多方面重要作用，将有效提升地区传统制造业的技术研发水平，满足现代工业的发展需求，逐步应用于现代航空航天、医疗设备、高科技研发、建筑设计、教育业以及制造业等行业，提升企业、行业竞争力。

东方1号创意产业园作为苏北“智慧产业”的先导区、省级文化产业示范基地和工业设计示范园，坚持“顶层设计、基层扎根”的创新理念，着力打造集创意旅游产品开发设计、医疗器械研发设计、高端创意设计、产学研基地工业设计、先进制造装备研发设计等为一体的工业设计特色园区。工业设计共性技术服务平台的建立，让东方1号创意产业园在工业设计领域走在了全国的前列，更好地服务企业，力求将东方1号搭建成为完善的基础服务平台、完整的增值服务平台和互动的国际推广平台，以强大的创新能力辐射全省、全国，推动产业的转型升级和经济效益的提升。

 

◇提升创新能力

 

基于虚拟现实技术的工业设计方法将以数字化的三维模型作为设计思想的载体，全面表达设计者的意图。可让人真实地感知设计作品的功能、工艺、材质、美感等。设计者可根据需要任意放大、旋转模型 ，主动索取信息，从而实现工业设计由面表达向体表达的突破，使设计师有更充裕的时间来考虑设计的细节问题，大大缩短了工业设计的产品更新周期和制作成本，这无疑对工业设计的方法创新带来了革命性的冲击。

 

◇培养创新人才

 

借助虚拟现实技术开展艺术创意设计，提升园区内企业创新思维和能力、增加团队协作的意识。不断提高工业产品设计和研究等方面的知识和能力，更好地为长三角地区乃至全国培养工业设计、艺术设计、创意设计等方面具有创造性的高素质人才。

 

◇虚拟空间及微观世界

 

利用虚拟现实技术，可以彻底打破空间的限制。大到宇宙天体，小至原子粒子，进入物体的内部进行观察。例如人们可以进入虚拟发电厂内，考察发电机的每个部件的工作情况以及每个部件之间的相互联系，了解整个发电过程，这是电视录像媒体和实物媒体所无法比拟的。虚拟技术还可以突破时间的限制，一些需要几十年甚至上百年才能观察的变化过程，通过虚拟现实技术的模拟演示，可以在很短的时间内呈现出真实客观的变化过程。

 

 

高端工业设计技术服务工作室示意图

说明：整个工作室配备10套美国 Geomagic 公司的 Claytools 自由建模系统，每两台 Claytools 自由建模系统共享一台美国 Stratasys 公司的 MOJO 桌面型3D打印机输出设备，一共5个工作单元。

 

 

逆向设计与检测技术服务工作室示意图

 

 

 

 

 

CAVE (Cave Automatic Virtual Environment)系统是一种基于多通道视景同步技术和立体显示技术，然后结合这两种技术在一个房间式的环境里，进行投影。实现物体的可视化，和与人之间的协同作用。在这样的一个虚拟现实系统环境中，我们可以融合视觉、触觉、声音等来真实的表现和还原场景。

 

洞穴式（CAVE）虚拟仿真系统采用的是一个房间大小的四面（三面、五面或六面）立方体投影显示空间。体现 web3d 的交互性是借助相应虚拟现实交互设备（如数据手套、力反馈装置、位置跟踪器等）实现的。参与者借助这些工具，可一截取到来自视觉、听觉、触觉，甚至是嗅觉的感知，进而获得一种身临其境的高分辨率三维立体视听影像和6自由度交互感受。

 

 

该系列机床以高刚性、大台面满足汽车、模具、印刷、纺织机械及石化、锅炉制冷行业，加工复杂的模具、板盘、齿轮、箱体及零件的理想设备。

 

数控加工中心是一种功能较全的数控加工机床。它把铣削、镗削、钻削、攻螺纹和切削螺纹等功能集中在一台设备上，使其具有多种工艺手段。加工中心设置有刀库，刀库中存放着不同数量的各种刀具或检具，在加工过程中由程序自动选用和更换。这是它与数控铣床、数控镗床的主要区别。特别是对于必需采用工装和专机设备来保证产品质量和效率的工件，采用加工中心加工，可以省去工装和专机。这会为新产品的研制和改型换代节省大量的时间和费用，从而使企业具有较强的竞争能力。 

 

 

 

 

ProJet 660Pro 是最为简便高效的大型、全彩模型的3D打印机，融合了4个通道的CMYK全彩打印，生产优异的高分辨率模型。采用的是彩色立体打印技术，与SLS粉末选择性烧结工艺类似，采用粉末材料成型，通过喷头用粘结剂将零件的截面“印刷”在材料粉末上面，层层叠加，从下到上，直到把一个零件的所有层打印完毕。是定格动画、专业模型、顾客产品、数字制造、艺术产品等的理想打印仪器。

 

一贯全彩，色彩与高质量可完美体现设计理念。

 

安全、适合办公室、简单易用，适合任何标准办公室与学校环境的日常使用。

 

最快的打印速度，为不同应用提供最高的速度与大制作量。

 

低使用成本，物美价廉，适合所有行业应用。

 

 

 

 

Breuckmann smartscan 5.0 高精度蓝光扫描仪可以完成高精确度的3D数字化任务，它主要针对在技术领域高性能的数字化扫描分析（例如快速模型制作，逆向工程），在教科研领域以及文化和艺术领域的项目。

该3D白光测量系统采用了特有的专利技术“微结构光投影技术”和非对称结构，使其成为体积小、外形精美、一机多用、分辨率高、测量精度高、处理时间短、可靠性高、操作简单灵活、性价比最高的非接触式3D光学测量系统。

博尔克曼 Breuckmann的SmartSCAN 可以完成高精确度的3D数字化任务，它主要针对在技术领域高性能的数字化扫描分析(例如快速模型制作，逆向工程)，在教科研领域以及文化和艺术领域的项目。如：彩色文物扫描、彩色陶瓷制品的三维数据获取等。

 

 

 

提供3种分辨模式供用户选择，可打印用于预生产和数字工业的概念模型、验证原件及模型。仅需要连接打印机就能打印大输出量的极细小的特色塑料零件。 

 

完美的成型效果，卓越的细节体现 

 

提供最好的外壁，没有层层细微的粗糙感；打印的成品表面光滑，无需打磨。边角笔直干净，明显。超高精确度。高功能性材料，能在多领域得到应用。 

 

高效，高生产力 

 

轻松、简单、快速。以更少的时间创建更多更大的物件。各打印零件得到合理的堆叠和嵌套，以获得最大限度的建筑空间，获得更多的生产量。无需手动清洗打印头、无需校准；免手动去除支撑，快速、方便。

 

经济性 

 

多喷头打印技术，减少材料浪费；支撑结构自动拆除，降低因拆除伤害而造成重新打印的风险；打印头维护成本低，使用寿命长，性能稳定持久，减少维护成本和时间。

 

 

 

专利技术MFP

 

透过LCD液晶阵列的光斑面积可控，配合多次曝光及镜片的微位移，分辨率成倍提高。

可控制光斑大小为像素大小的1/3、1/4，对应进行9次、16次曝光，提高成像精度。

每层曝光时间可控制在3秒以下，成型300×400×100mm 的模型，仅需0.83小时，速度提高十倍以上，具有高速和高精度的双重优势。

 

材料成本低

 

公司自主研发适合锐打机器的光敏树脂材料。

多种材料可选：白色、灰色、半透明等。

材料的强度：可根据具体的应用领域进行定制开发。

 

打印软件

 

和普利生机器配套；可直接读入多种文件格式。

从原始设计文件直接进行切片。

可对模型的可打印性进行检查。

 

 

 

几秒之间捕捉物体 

 

三维扫描仪只需轻按开启键，绕着被扫描物体走就可以捕捉立体数据。扫描仪每秒捕获16幅三维立体数据图像。并自动即时拼接，即时反馈的能力使得扫描容易又快速。 

非常轻质携带方便

重850克，真正便携式，适用于户外扫描(如车祸场景等)，或是扫描无法移动的东西(如博物馆等)。 

 

高速高精度 

 

每秒捕获并同时处理多达2，000，000个点，比激光扫描仪要快十几倍，同时保持高分辨率(0.5mm)和高精 度(O.1mm)。 

不贴标记点，无需EM追踪，无需校准 

Eva 无需在每次扫描前进行纷繁冗长的校准过程，也不要求在扫描前在被扫描物体上贴上标记点，不使用电磁追踪，故室内的金属物体并不会干扰扫描性能和精度。

 

发光颜色 

 

Eva 三维扫描仪以1.3MP像素的分辨率捕获的每像素24位点的颜色信息。由于数据质量很高，Eva的色彩捕捉性能亦能用于CG动画、取证以及医学领域 。

 

动态捕捉 

 

Eva 三维扫描仪本质上就是一台三维摄影照相机，可以以每秒16帧的速度扫描动态物体。

 

 

CubePro 3D 打印机是一款高精度，三种颜色同时打印，建模大小为275×265×240 mm的行业最好的桌面3D打印机，可打印的材料包括PLA和ABS。

CubePro 分为单喷头、双喷头和三喷头三种不同型号，各有23种不同颜色的PLA和ABS材料供选择，两种打印材料可以同时打印。稳定的打印性能、易于安装的操作、无线联网能力、以及超高的打印速度让用户体验到理想便捷的打印过程。CubePro配置的专门软件可以轻松创建构建数据，在办公室或是家里就能即刻开始3D打印。 

 

 

第三代的Cube 3D打印机是一款新型致密打印的3D打印机，可以两种颜色同时打印、可选23种颜色PLA或ABS材料、触屏控制、直接使用移动设备打印、打印速度比其他打印机快两倍。

Cube 推出的软件在Windows和Mac操作平台上均能使用，快速处理3D模型获得最佳打印效果，直接无线传送到 Cube 打印机中就能开始快速打印。

能够完全确保家庭使用安全，获得了IEC家用打印机证书60950（TUV）。无线连接、内部装载材料墨盒、预加载丝材喷头、以及自动水平打印平台等多项优势使得3D打印轻松便捷。

 

 

 

 

将生活由现实变成3D扫描数据

 

以三维形式捕捉生活，享受每一寸你最喜爱的记忆，无论是毕业季、婚礼、带宝贝回家、度假还是环游世界，都将以3D模型形式表现。

Sense 拥有小巧的外形以及极高的捕捉能力。

Sense 的扫描大小在0.2米到3米之间。设备会自行调节扫描设置。

Sense 扫描仪能够保证眼睛不受伤害。它拥有直观的用户界面，并且内置能够自动变焦、追踪、聚焦、剪裁、升级和分享工具，而且完全不需要设计经验。Sense 软件能够通过最终扫描图生成STL以及PLY(彩色)文件，可以直接在 Cube、CubeX 系列以及其他打印机上打印。 

支持 Sense 3D扫描仪运行的系统是 Windows 7、Windows 8、Windows 8.1。

 

 

 

ProJet 1200 系列3D打印机是小型、精确、高分辨率零件和铸件打印的完美设备，可以用于珠宝制作、电子元件生产、以及牙科蜡模定制等。这款3D打印机比大多数的咖啡机都要小，打印速度却远快于烤面包的速度。可以在任何地方安全方便地使用。 

微型SLA技术的 ProJet 1200 系列能够打印超高精度的模型，保证模型表面的光滑度。在585dpi分辨率的支持下，Projet 1200 能够打印仅30微米厚的薄层，使得最终的打印效果可以与原始的CAD数据精度媲美。 

打印机使用的材料为3D Systems 公司生产的 VisiJet FTX 绿色材料，这种材料是专为塑料原型生产和铸模使用的持久、坚硬材料。它可以应用在珠宝、牙科、以及其他微型精细产品，例如收藏品和电子部件等。

 

 

 

 

 

机型特点

 

操作简单：软件界面友好，简单易学；关键元器件来自德国、美国，设计更合理,长期工作稳定性好。

 

适应性强：针对机器的可移动需求，核心组件配备防震系统，有效防止设备运输、使用过程中因意外冲击对机器核心部件造成害。

 

高分辨率：≥5000dpi，图案惟妙惟肖，人物形态清晰逼真，毛发毕现。

 

雕刻速度快：速度最高可达120000点/分钟,节省雕刻时间。

 

配制自主开发软件，2D照片能雕刻仿3D效果；独到的技术，雕刻幅面大；适应个性化和批量快速加工需要。

 

稳定性高、雕刻效果细腻：采用先进的风冷式半导体端泵浦固体激光器技术，激光器采用密封式一体化设计，光束质量好，稳定性高，雕刻出的点效果细腻。可长时间稳定工作。

 

支持多种数据格式：配备的正版ZT软件可以支持dxf，cad，bmp，jpg等多种格式的数据，具有良好的兼容性。

 

 

 

 

 

 

工业设计共性技术服务平台   Industrial common technology service platform design