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1.天伯伦(TIMBERLAND)使用GEOMAGIC技术来重塑制鞋业

天伯伦(Timberland)是一个文化符号，一个梦想品牌。对企业来说，天伯伦(Timberland)对社会责任的承诺受到全世界的尊重，并被全世界所效仿。
如今，有着近90年历史的天伯伦(Timberland)公司正在幕后进行着最新的技术创新的推进。它正在使用Geomagic公司数字形状采样和处理技术，来实现更大的鞋类定制，更快的产品上市时间，更一贯的品质，以及考虑制造中更少的原材料浪费。它很可能成为全世界范围内制鞋业设计与制造一个转折点。

鞋楦流程与以往不同
     自古以来，制鞋业一直基于如下的流程：通过一个与人体足部相似的模型做出各种样式的鞋楦。传统上以木材为原料，如今则通常使用数控机器加工塑料混合材料。
      如今天伯伦(Timberland)在其主要产品线上生产100至120种鞋楦产品：如户外表演、正宗青年、工业专用和便装。直到二年前，所有的鞋楦都是通过手工制作并修改的，并运送到该公司的生产线上，如米尼加共和国、或者亚洲的合作伙伴如泰国、越南和中国。
      据天伯伦(Timberland)鞋楦工程师Terry Anderson统计，随着逆向工程技术的发展，如今手工鞋楦仅占用于设计与制造鞋楦的10%左右。手工制作鞋楦中经常发生的返工现象，已经减少了75%。
“在做鞋模之前，可以对鞋楦进行可视化。如果有必要，可以在三到四个小时内通过快速成型做成实物，这样可以预览设计效果。” Anderson说，“废弃材料也大大减少了，而且我们已经淘汰了雕刻新造型时使用的化工填料。”

手工VS数字化
      逆向工程是一个技术组成的集合，它使得用户能够快速创建复杂物理实体的精确数字模型。在全球范围的制造领域，通过3D扫描仪捕获零件信息，逆向工程应用于重新构造测量数据（点云）到高精确的多边形或NURBS曲面，并利用所产生的数字模型进行如产品设计、工具和模具的设计与验证、定制生产、再造遗产部分、工程分析、数字归档、以及电脑辅助检测等应用。
      几十年来，创建一个完整新鞋楦的过程一直沿用公司成立之初的使用方法：通常以已有的使用良好的鞋楦为基础，产品设计团队构思一个鞋楦的设计概念。通过此概念，内部鞋楦工程师通过手工制作第一个鞋楦。
“工程师削减、填补并调整鞋楦形状，同时考虑到平衡的关键适合点和设计美学。”天伯伦(Timberland)全球鞋业发展部CAD经理Toby Ringdahl说。
      现在，一旦最初的形状成形了，使用柯尼卡-美能达的Vivid系列激光扫描仪扫描鞋楦。扫描仪捕获成千上万三维点数据组成鞋楦的形状。通过Geomagic软件连接扫描仪，并可以帮助实现自动化并加速这一进程，多次扫描是为了捕捉鞋楦的复杂曲线。对于大多数鞋楦来说，扫描需时约20分钟。

从实物到数字
      扫描仪扫描后的点云数据导入Geomagic Studio逆向工程软件中，它将自动排列物体多重扫描的各个部分。通过在点云数据上计算并封装三角网格面，这将减少曲面重构的生成时间。Geomagic Studio提供智能数据采样功能，以保存特征，并尽量减少3D模型中的扫描噪音。天伯伦(Timberland)利用自动化的功能，在软件中快速填充漏洞孔，消除杂点，同时保持曲面的曲率，并重建扫描过程中丢失的锐边和锐角。
      实现扫描进程通常只需20分钟,而从扫描数据到数字化重构一只精确鞋楦复制品只需一小时。据天伯伦(Timberland)全球鞋业发展部3D技术专家Doug Maughan介绍，哪怕是更加复杂的实物，如含有相当多特征与细节的整只鞋来说，也只需要3至4小时。
      “Geomagic 软件提供许多功能进行自动化处理并加快了进程。”Maughan说：“有两个例子如‘按边长选择’‘按曲率选择’。按边长选择对扫描过程中消除背景面是特别有用的，因为背景面与其它面之间会有一个间隙，软件可以自动鉴别这个间隙。手动选择并删除这此背景数据是非常耗时的。类似的如按曲率选择功能寻找高曲率区域并在平滑操作中消除高曲率区域节省了大量的时间。”

通过其它图片里面的数字鞋楦制造如图所示的天伯伦(Timberland)Block Island鞋系列。此款式首次是在06年12月份在加拿大以及北美亮相，其次则分别在2007年2月的欧洲以及4月份的亚洲登陆。

通过美能达-柯尼卡Vivid扫描仪扫描已有鞋楦，天伯伦(Timberland)开始数字形状采样与处理工作流程。

Geomagic Studio中的手动注册工具应用于调整数据模型

用Geomagic Studio构成的鞋楦三角网格面

无限的可能性
      通过Geomagic Studio,在基于实物的基础上，20分钟就能扫描一个新的数字化鞋楦。整个重构进程，从扫描至生成精确的曲面模型，则通过需要一个小时。
      一旦获取了鞋楦的数字模型，用于设计、快速成型及制造的好处更是不尽描述。Ringdahl介绍说，最大的节省时间的地方来自可以快速的修改模型，并通过数据传输3D鞋楦文件至世界各地，而不是通过航运实现实物产品的传输。
      有了逆向工程技术后，以天伯伦(Timberland)快速增长的数百个设计数字存档模型文件为基准，可以对已存的或者历史的鞋楦进行修改，得到新的样版。
      通过改变3D模型，几分钟就可以得到概念化的设计。在可能有实物模型需要的情况下，天伯伦(Timberland)将Geomagic数据导入至Z Corp 快速成型系统里面，通过此系统可以在3至4小时内生产一个真实的物理模型，用于设计及工程的预览。天伯伦(Timberland)发现在如今的消费市场上，逆向工程是处于设计和定制之间的定义品牌的探索式最佳的处理工具。
     “我们平均每天能够复制3至4个造型实物，如果我们通过老的方法来做鞋楦，平均两个星期才能生成一个实物原型。通过数字模型，我们可以寻找并快速开发出更多的设计及美学选项，如：自顶向下预览、中心侧影轮廓、底部形状、脚趾特征、足跟高度、鞋尖高度和鞋底厚度等。”Anderson说，“通过与全世界生产厂商合作共享3D数据，全面提升了最终产品的质量。”
     “我们的目标就是与我们的厂家实现合适的以及分等级的标准化”他说，“通过逆向工程，我们可以与厂家直接沟通。这样，犯错误的机会大大降低，因为我们直接发送给他们精确的数据。”Ringdahl接着说：“我们新的鞋楦经常是基于被证明在生产中是合适的以及恰当的鞋楦为基准的。逆向工程以及快速成型技术帮助我们创建一个与我们的足部始终如一的匹配方法。比如鞋跟面积，我们可以在跟踪最新时尚或者满足特定客户要求时修改足部形状而保持必要的鞋跟面积。
      在处理的最后阶段就是存档，之前的处理包括许多人工劳力以及实物空间来存储并找回上百件历史的鞋楦。但如今，天伯伦(Timberland)使用3 Shape软件，可以转变鞋楦的Geomagic 3D模型为电子资源。3 Shape 提供一个结构数据库，以供搜索并浏览所有相关信息的功能及归档显示。
     “我们已经大大提高了历史数据的访问以及使用管理”Ringdahl说，“我们现在有一个可供检索和跟踪的版本控制数据库，如开发通知、测量及其他必要信息，以确保设计和制造精度。”
      在天伯伦(Timberland)，使用逆向工程技术甚至延伸至提取所需信息用于误差分析。“我们使用柯尼卡-美能达扫描仪以及Geomagic软件来实现我们在制鞋业上的3D误差分析。” Maughan说，“我们扫描一只组装鞋表面，并删除不组成误差分析的部分。在Geomagic实现完整的扫描进程后，我们选择鞋表面的包含特定材料的某截面，并使用软件来测量此表面区域，从而分析误差。

虚拟制鞋以及更远
      天伯伦(Timberland)计划尽快使用Geomagic Qualify三维检测软件对不同类型的鞋子来进行三维比较。
      Ringdahl认为逆向工程可以潜在的帮助天伯伦(Timberland)在更短的时间内提供更加具有个性化风格的产品。他以女士的休闲装(Casual Gear)生产线举例。
     “我们在女士休闲服饰里面的大部分的竞争者平均每年推出4至8次新产品，但是我们平均两年设计并开发某类新产品。目前，一些如150女士休闲服饰平均六个月就生产出来，而生产及运输的时间是固定的。
     “但是如果我们引进一些高效率的工具，如逆向工程技术以及快速成型，这样可以减少设计以开发的部分循环，平均三个月就有可能开发75至90种新造型，它可能就意味着增加了财政收入，因为买家将有更多的机会把天伯伦(Timberland)的产品放在他们的店里。”

黑色与棕色之外
     包括天伯伦(Timberland)在内的许多公司正在探索走向大规模定制的新路径。与传统的批量生产款式少相比，这种定制将给市场带来更多的个性化款式，而成本不会加大。
     天伯伦(Timberland)是使用逆向工程技术完成大规模定制的一个标志性品牌，它使鞋不再是是黑色或者棕色的世界。天伯伦(Timberland)正在综合应用技术与设计，使自己的正宗产品适合于世界各地特定的品味和文化需求。这也是21世纪制造业的未来。

2.MEGA BLOKS使用逆向工程技术来复制欧洲拉力赛车

       Mega Bloks是北美十大玩具品牌，曾经处于进退两难的处境：公司想设计一个流线型的拉力赛车玩具，但是它具有品牌构建系统是基于几何积木模块的。
       Mega Bloks使用Geomagic Studio软件提供的逆向工程技术来解决这个问题。逆向工程技术可以数字化采集物理对象并创建具有相关结构特征的精确三维模型，以用于设计、工程、检测和定制制造。
       在这个拉力赛车项目中，Mega Bloks想得到一个达到现实水平的压模件。公司的设计团队的工作是从一系列当今欧洲拉力赛车的原型设计草图开始的。这些草图为制作油泥模型提供了基础。
       “我们需要这辆车能够被那些喜爱拉力赛车的人们一眼就认出，而不需要去进行合法性许可认证。”Mega Bloks的设计负责人Yanick Tremblay说，“我们每天看到很多车，以致我们锐利的眼睛一眼就能看出一辆车的好坏。按草图做出油泥模型是一种得到近似外形的好方法。”
       为了节约时间和油泥，设计者们只对汽车的一半做造型，在公司的样本积木上雕刻油泥模型，然后用镜像功能来达到对称效果。他们不仅想确保车型能够满足公司构建系统的限制，而且“积木将不伸出挡泥板，”Tremblay说“我们需要对尺寸了如指掌。”
       模型也使设计者们很快得到了公司对汽车外形的批准。
       “我们可以在几小时内而不是几天内改变汽车的外形。如果我创建CAD模型，我们可能需要花一个月来得到汽车的外形。直到CAD模型被完成，我们才能知道它是否足够好。”

如粉刷油漆一样容易
       Mega Bloks求助Creaform来完成对最终油泥模型的扫描和A级曲面的创建。Zephyr激光扫描仪集成Faro测量臂系统首先通过一个三座标测量机定位。然后它投射出一个激光线到油泥模型上，再用接受器每秒60次测量出600个点，一次完整的测量每秒36,000点。
       整个过程象粉刷油漆：激光线扫过油泥模型，10分钟内获得足够数据，根据Creaform的总裁Charles Mony所说。
       扫描仪用50万个点来产生一个模型――比起扫描一个全尺寸汽车要小很多，那可能需要超过一千万个点。分辨率是10微米。
       “分辨率非常重要，因为你需要捕获设计需要的特征线和细节。”Mony说。
       扫描仪输出的STL文件被输入到Geomagic Studio内。软件自动产生一个三角网格面的多边形模型，然后提供了一些交互式的编辑工具用来产生更好的拟合和完工。
       在Geomagic Studio里创建CAD模型只需一天，与此相比，使用传统的CAD软件创建一个相近的模型需要两个或更多个星期。Geomagic Studio也使Creaform能够为下一步处理准备好车身。
       “我使用Geomagic Studio的交互式过程优化汽车外壳，过滤和光顺它，并进行镜像对称，”Mony说，“IGES格式的最终文件能够使Mega Bloks近早开始对模型工程处理，在这个过程中我们处理A级曲面。”

完美的拟合
       Mega Bloks设计团队从Geomagic Studio里输出IGES文件再导入到SolidWorks，公司一直以来使用SolidWorks来设计积木式的拼装系统。
       制作Mega Bloks拉力赛车使用的设计方法都是主要的汽车制造商所采用的。
       设计师从美学角度把车分成合适的零件，为了让孩子们更容易的拼装它们，然后优化那些零件，使其符合玩具连接处注射成型所需的很高的公差要求。
       “所有零件之间间隙需要尽可能小，”Tremblay说，“通过结合这个鲜明外形和我们非常基础的积木的过程，我们需要确认所有零件依次排序地组装在一起，坚固而对于孩子很安全。”
       与此同时，Creaform使用CATIA来创建汽车的A级曲面。在大约一个星期后，初始曲面就为设计部门准备好了。
最终的曲面在大约两个星期后交付给Mega Bloks，这缩短了公司通常的设计时间两到四个星期。
       “没有其他的流程能提供给我们在汽车样式上如此的自由度，却仍然符合我们积木拼装系统的高精度尺寸。”Tremblay说，“它也使我们改进汽车美观性达到专业汽车外形的水平。”
        按相同的真实样式创建的福特GT赛车也加入了Mega Bloks拉力赛车的Pro-Builder产品线，专门为5岁或以上儿童。
       公司名Mega Bloks，北美最知名的玩具品牌。
       目标使用真实压模水平来创建拉力赛车玩具。
       技术挑战需要制作符合公司品牌积木拼装系统的流线型玩具车，而且一眼就被拉力赛车迷认出。
       解决方案用Zephyr激光系统结合Faro测量臂来扫描一个内部有拼装积木的赛车的油泥模型。扫描数据被输入到Geomagic Studio逆向工程软件中来产生一个三角网格面模型，再编辑过滤和光顺汽车壳体，来准备创建A级曲面。
       结果逆向工程过程缩短了设计周期两到四个星期。它也使设计团队在样式上有更多的自由，然而却满足积木模块系统的精度要求。

设计师Yanick Tremblay把拉力赛车的草图用来作为制作油泥模型的蓝图。

在开发的前期，拉力赛车被拼装再拆开，以确保零件配合完好，而且对儿童安全。

制作出的用于3D扫描的赛车的油泥模型的内部是Mega Bloks模块零件。一个镜像功能达到了对称的效果。

拉力赛车的CAD曲面显示在Geomagic Studio软件里。

制作Mega Bloks拉力赛车使用的设计方法都是主要的汽车制造商所采用的。

3.数字化制造技术帮助FISHER-PRICE更快地生产出更精致的玩具

       自从1930年以来，Fisher-Price公司已经制造出许多受人们喜爱的玩具，其中有些玩具已经被一些古董收藏者和玩具博物馆提高到了狂热追求的程度。
       使这些玩具如此受人们喜爱的部分原因是因为它们的质量能够经得起时间的考验。同样种类的一些玩具是40年前生产的，但在今天的商店货架上仍然能够畅销。但是技术已经进步，同样种类的玩具已变得更加精致和逼真。在附件上也为消费者创建了更多的种类，更多的选择。

从手工制造零件到数字化时代
       Fisher-Price公司成立于美国East Aurora, N.Y.，当时只生产16种玩具。可是今天，公司已拥有950名员工，生产成千上万种玩具。直到15年以前，玩具的原型还是手工绘制，再由熟练的模型制作工人用手工铣床和车床加工出来。“回想以前一个工程模型将需要三到四个星期来制作，” Dave Mills

说，他是高级数字雕刻家和CAD专家。“虽然那时的玩具与现在的相比形状非常简单，但制作过程很难加快，而且也很难达到你们需要的精度。”
到上世纪八十年代末，工程师开始在CAD/CAM程序里给玩具建模，再用快速成型机制作模型和样品，用CNC数控机床加工它们。“但是直到我们开始使用Geomagic Studio软件，我们才真正能够以最佳的精度为零件数字化建模。”Mill说。
Geomagic公司(位于美国Research Triangle Park, N.C.)出品的Geomagic Studio软件能够获取扫描数据并自动计算出多边形或NURBS模型。它为实施数字化制造过程提供了关键组成，从而让公司能够使市场上的产品不断更新变化。

运用逆向工程设计玩具房屋
        Mills想用最近的一次运用逆向工程的工作来举例说明数字化制造是如何帮助使他的工作更容易。
       Fisher-Price公司在1978年出品的“Loving Family Dollhouse”玩具房屋，已经成为公司众多玩具中最受人们喜爱的玩具之一。公司每年要生产超过十万个这种玩具。
       大约一年以前，生产这个玩具房屋的模具开始慢慢磨损，可能很快就会开始生产出次品。但是因为这个玩具非常受人们喜爱，公司不想停止对它的生产。

       “我们不能用现存的模具再制作一个新的模具，因为我们不能把它从生产线上拿下来，”Mills说，“因此我们必须找出另一个办法来制作一个新的模具。”
       工程师们测量了玩具房屋的尺寸，并用PTC公司的Pro/ENGINEER软件来制图，重新设计创建主体模型。但是玩具房屋仍然有许多复杂精致的零件，如砖块、常春藤、棚架和鸟巢，这些附件的再造都很困难。
       Mills把一个生产线上制造出的玩具房屋送到Fisher-Price公司的母公司——Mattel公司来扫描它。然后再把扫描得到的STL文件用Geomagic Studio软件来再造那些复杂精致的零件。
       “Geomagic Studio有一个非常神奇的特性，就是它能够载入点云的集合，并用简单的方法把它们对齐，”Mills说，“你也能够把点云转化成漂亮的多边形网格。”

“从多边形网格，Mills很快就创建了NURBS曲面并在Alias和Rhino的CAD程序中完成了建模。最终的模型精度在0.001英寸以内。创建过程与原来数周相比只需数天。然后把数据送到模具制造车间制作出真实的模具。”
“用传统的CAD软件给这些零件建模几乎是不可能的，”Mills说，“我们需要尽快得到一个新的模具来确保生产顺利进行。Geomagic Studio帮助了我们。我们及时的得到了非常满意的结果。”

建立一个数字化产品库存
       Geomagic Studio创建的玩具房屋模型以IGES或STL文件格式保存在计算机系统里以备今后使用。
       “现在我们的建模过程大部分都是数字化的。在今天我不必制作模型，我只需设计好它们，”Mills说，“我们把数字化数据输入到我们的快速成型机里，它们会为我们不停的制作出模型。”
       这种技术将使Fisher-Price公司能够添加更多新玩具到已经流行的系列中，这样给成人们带来了更多的收藏品，给孩子们带来了更多的学习经历。
       “三十年以前制作一个新玩具需要10个人花四个月的时间。现在你们只需一个人花两个星期的时间，”他说，“这个制作过程为我节省了很多时间。我完成一个工作越快，我就能够越快的开始下一个工作。”

4.GEOMAGIC QUALIFY为极度苛刻的手机检测标准实现了快速简单的工作流程

　　作为爱立信(Ericsson)、诺基亚(Nokia)和西门子(Siemens)的手机次级供应商，瑞典的Cascade公司要求一个CAD模型的检测在15分钟内，现在他们已不需费吹灰之力。使用来自Geomagic的Geomagic Qualify快速检测软件，这些已是简单的工作。
　　Cascade，一个服务于Scandinavia半岛(瑞典、挪威、丹麦、冰岛的泛称)的计算机解决方案公司。他们被要求检测零件上相对于仿真检测基准的已知的三个错误。运用Qualify软件，Cascade很快找到了这三个错误，也发现了其他一些制造者不知道但存在的错误。
　　Qualify软件提供在CAD模型和制造件之间的自动化图形比较。车间检测员、技术员和设计工程师能运用Geomagic Qualify软件快速、简易的覆盖色谱、评估和报告设计件和制造件之间的误差。点击一下鼠标就可以执行检测，并通过自动产生的、基于Web页面的 HTML格式报告与同事们分享检测结果。Qualify提供了精确的比较，使用户可以遵照最严格的误差标准。
　　Cascade通过使用ATOS 扫描仪来数字化手机零件，从而开始检测基准，它可以在十分钟内捕捉500,000个点。Geomagic Qualify使这家公司能够在0.003毫米误差的指定水平上比较模型。在五分钟内，软件利用容易解译的颜色编码的表示方法来显示偏差结果。Geomagic Qualify也可以自动产生一个绿色和红色的“通过/失败”显示。
　　Cascade也运用Geomagic Studio实现快速逆向工程。这个公司提供众多服务，包括CAD/CAM、逆向工程、修正和修补、铣加工、校验及快速检测。