逆向工程三维扫描实验
逆向扫描与三维建模操作流程指导书
逆向扫描与三维建模实训指导书XXX学院XX系2018年5月任务一：三坐标扫描仪与扫描系统的认识一、实验目的1、了解并熟练掌握三坐标扫描仪的使用方法和测量原理；2、熟练使用WIN3DD扫描系统进行模型扫描以及简单点云处理；3、掌握扫描仪安装调试方法以及标定方法；二、实验设备1、WIN3DD三维扫描仪；2、WIN3DD三维扫描系统；三、实验内容及步骤1、认识三维扫描仪的硬件组成WIN3DD三维扫描仪主要包括扫描头、云台和三脚架。
该款扫描仪为单目式，故扫描头包括一个工业相机和一个光栅投影器镜头。
如图所示：Win3DD硬件系统结构扫描头云台及三脚架作为扫描头的安装固定装置，主要用于测量过程中对扫描头调整和定位。
使用方法如下：1、调整云台旋钮可使扫描头进行多角度转向；2、调整三脚架旋钮可对扫描头高低进行调整；3云台及三脚架在角度﹑高低调整结束后，一定要将各方向的螺钉锁紧，否则可能会由于固定不紧造成扫描头内部器件发生碰撞，导致硬件系统损坏；云台及三脚架2、标定过程简述相机参数标定是整个扫描系统精度的基础，因此扫描系统在安装完成后，必须进行标定，操作方法如下：○1打开WIN3DD扫描系统，点击“扫描标定切换”选项，将系统工作界面调至标定界面；○2取出标定板,放至扫描仪扫描区域；○3调整相机参数，通过“调整相机参数”对话框中的曝光，增益与对比度来调整亮度，并观察相机实时显示区，得到满意的图像质量；○4调整扫描距离，在打开标定界面时，相机实时显示区会显示一个白色“十字”将相机实时显示区划分为两个同样面积的区域（如图所示）。
这时光栅投射器会投出一个黑色的“十字”，这样会在同一个区出现两个十字叉。
将标定板放置在视场中央，通过调整硬件系统的高度以及俯视角，使两个十字叉可能重合；○5调整标定板：根据界面左上角的标定指示操作，开始标定。
注意：每一步骤中，都需观察左侧标志点提取显示区，使板上的99个点均处于视场内，且至少88个点提取成功（提取成功的点呈现绿色）才能进行标定操作；○6根据软件步骤提示，一步步进行标定，直到显示标定完成为止。
2实验二三维扫描仪基本操作实训
实验二三维扫描仪基本操作实训实验目的和要求：1. 了解三维扫描仪在逆向工程方面的应用2. 掌握三维扫描仪工作过程3. 掌握三维扫描仪的操作步骤4. 理解系统标定的目的和意义5. 掌握数据拼接、修改、保存、输出的方法实验原理和内容光栅三维扫描仪是以结构光法光学原理发展起来的测量方法。
结构光法的基本原理是把光栅投影到被测件表面，受被测物体表面高度的限制，光栅影线发生变形，利用两个镜头获取不同角度的图像，通过解调变形光栅影线，就可以得到被测表面的整幅图像上像素的三维坐标。
结构光法是目前三维形状测量中最好的方法之一。
结构光法的主要优点是测量范围大、稳定、速度快、成本低、设备携带方便。
本次实验以扫描出一个零件的完整表面为目标，通过实际的扫描操作掌握三维扫描仪的使用方法。
实验方法与步骤：1.系统启动(1)事先确保硬件接线正确，接通所有硬件的电源(2)启动计算机，启动光栅发射器(3)启动程序，显示的有主程序界面以及两个摄像机实时图像显示界面以及下部的光栅投影视窗(4)根据需要调整摄像机的参数，得到满意的图像质量2.系统预调整(1)光栅发射器焦距调整a)确认左右摄像机拍摄场景及光栅视窗均打开b)在视场中央放置一个待测物体，调整好测量头到物体的距离，选择菜单“参数设定”－>“预投光栅”或者点击工具栏上的按钮，光栅发射器会在视场中投射光栅。
观察光栅的清晰度。
如果很模糊，调整光栅发射器的焦距，至清晰为止。
调整时，在左右摄像机的拍摄视场会看到光栅的变化。
如图1 所示。
在定标和测量前一定要把光栅调整清晰，否则影响测量的质量图1 光栅发射器焦距调整(2)相机参数调整。
光栅发射器的焦距调整好之后，如果标志点不够清晰或亮度不合适，需要对摄像机进行调整。
对左、右摄像机分别进行参数调整。
可以选取菜单中“摄像机控制－>参数调整”或者点击左/右摄像机拍摄场景视窗中的“参数调整”按钮。
调整曝光时间和增益值到圆点清晰可见亮度适中为止。
3d打印逆向工程实训报告
3d打印逆向工程实训报告3D打印是逆向工程系统的重要子系统。
逆向工程，也称反求工程，或者称为反向工程，其思想最初来源于从油泥模型到产品实物的设计过程，即将实物模型转化为CAD模型的数字化、几何模型优化的过程，进而将实物模型转化为工程设计概念模型。
具体来说，逆向工程技术就是对实物原形进行3D扫描、数据采集，经过数据处理、三维重构等过程，构造具有相同形状结构的三维模型。
然后，再对原形进行复制或在原形的基础上进行再设计，实现创新。
所以说逆向工程并不是简单的3D扫描以及复制的过程，逆向工程的目的是利用实物获取点云，并基于点云进行优化设计以及创新设计。
该技术已经被广泛的应用于汽车，模具制造，家具，工业检测，动漫娱乐，考古文物保护，航空航天领域，生物医学制造，建筑和艺术等领域。
3D打印逆向工程实训报告一、实训目的本次实训旨在让我们深入了解和掌握3D打印逆向工程的基本流程和技术要点，通过实际操作提升我们的实践能力和问题解决能力。
二、实训内容数据采集：使用3D扫描仪对选定的实体对象进行扫描，获取其表面的点云数据。
在这个过程中，我们学习了如何调整扫描仪的参数以获得更高质量的点云数据。
数据处理：将扫描得到的点云数据导入到专业的逆向工程软件中，进行去噪、简化、修复等处理。
这一步是确保后续模型重建质量的关键。
模型重建：基于处理后的点云数据，利用软件中的曲面重建功能，构建出实体对象的三维模型。
在这个过程中，我们学习了如何选择合适的曲面重建方法，并对重建结果进行优化。
模型输出与3D打印：将重建好的三维模型导出为STL格式，并导入到3D打印机中进行打印。
在打印过程中，我们学习了如何设置打印参数以获得最佳的打印效果。
三、实训过程与遇到的问题在实训过程中，我们按照上述流程逐步完成了从数据采集到模型输出的整个过程。
其中，遇到了以下主要问题：数据采集不全：在初次扫描时，由于参数设置不当，导致部分区域的数据采集不全。
后来通过调整扫描仪的位置和参数，成功解决了这一问题。
逆向工程实验指导书
实验一：逆向工程技术实验三维测量操作一、实验目的了解逆向工程的基本原理和工作流程，初步掌握使用柔性关节臂式三坐标扫描仪系统对样件进行测量的方法，并了解利用测量所得的数据进行三维重构的过程。
二、实验的主要内容样件外形测量与三维重构。
三、实验设备和工具柔性关节臂式三坐标扫描系统装有IMAGEWARE软件的计算机四、实验原理1、三维测量的方法简介不同的测量对象和测量目的，决定了测量过程和测量方法的不同。
2、非接触式测量的三角测量原理激光探头的测量原理目前均以三角法为主。
如下图所示，激光由激光二氧化碳激光发生器产生，经聚光透镜（F1）投射到工件表面，由于光束反射作用，部份光源经固定透镜（F2）聚焦后投射在光传感器（D）上。
当物体沿y方向上下运动或者探头沿y方向移动，其散射光投射在光传感器的位置（X）亦将改变。
2、柔性关节臂式三坐标扫描仪系统简介柔性关节臂式三坐标扫描仪系统由柔性关节臂式（FARO）三坐标测量机和Kreon激光扫描系统构成。
Kreon激光扫描系统是基于激光截面三角测量的原理，对工件表面进行非接触式的扫描，在激光线条上采集非常密集的数字化(坐标)点，通过与电子控制器(ECU)的连接，记录激光线与工件相交的位置。
摄像机摄取激光线位置获得立体影像，ECU电子控制器对每条激光线条上所记录的600个坐标点在Z轴方向的位置，以初始校正时所记录的绝对零位为依据作重复计算。
3、三坐标测量技术在逆向工程上的应用测量数据的三维实体重构是目前逆向工程领域研究的“瓶颈”，实际应用中，因原始数据的获取方式、三维重构支撑环境、三维重构方法和目标不同，其理论依据、技术路线、算法和工作内容有较大差异。
数据压缩、曲线曲面的光顺处理噪声去除、数据匀化数据预处理曲面重构特征提取与数据分块五、实验方法和步骤1、Kreon激光扫描系统数据处理”-->“SELECT MACHINE”，在对话框中选“FARO Arm.par”，按OK，跟着会出现一个读取ECU的进程。
逆向工程实习报告(模板)
长江大学逆向工程实习报告姓名：班级：学号：目录1、三维扫描仪的工作原理及操作步骤；2、三维打印机的工作原理及操作步骤；3、实物模型的零件图绘制；4、实物模型的立体图绘制。
产品三维扫描实验一、实验目的1、了解逆向工程的基本流程，并理解实物表面三维数字化在逆向设计中的重要性。
2、了解VIVID9i三维扫描仪原理。
3、熟练掌握VIVID9i三维激光扫描仪的操作方法和步骤。
二、实验原理自己查资料。
三、实验主要仪器设备1、VIVID9i三维激光扫描仪2、高档微机四、实验要求通过三维扫描仪对产品进行扫描，独立完成产品、模型的外观点云数据采集,得到产品的外观点云数据。
五、实验内容逆向工程简介（Reverse Engineering 简称RE）自己查资料六、仪器介绍型号：VIVID9i 厂商：柯尼卡美能达（Konica Minolta）精度：0.05mm 测量距离：800~1000mm面板介绍：镜头，激光发射孔，操作面板，数据线、电源线接入面板，底座微距（Tele）焦距f=25mm镜头中距（Mid）焦距f=14mm远距（Wild）焦距f=8mm七、实验步骤自己查资料八、注意事项1、将三维扫描仪正确放在三角支架上，（详细操作见支架使用说明），连接电源线和数据线。
2、取下镜头盖，根据被扫描物体大小确定镜头类型，镜头对准需要扫描的物体，并与水平成15º角。
3、插好软件锁，并依次开启扫描仪和电脑，然后启动扫描软件（Polygon Editing Tool）。
4、开启扫描软件，如第一次进行扫描需进行一些参数设置，选择所用扫描仪型号。
5、对扫描结果进行针对性删减，保留准确数据。
九、实验结果得到完整的***（扫描物体）外观点云数据。
十、实验小结通过本次实验，对产品扫描有一定的认识，并能熟练操作三维扫描仪，了解产品扫描的实际意义。
三维立体快速成型实验一、实验目的１、了解Ｚ５１０快速成型机的工作原理２、掌握快速成型机的操作方法３、了解成型产品特性及后期处理工艺二、试验仪器１、三维立体快速成型机２、高档微机三、实验原理自己查资料四、仪器介绍１、快速成型技术相关介绍：快速成型是一种用材料逐层或逐点堆积，成型零件的技术，２０世纪８０年代，快速成型技术问世（又简称ＲＰ技术），综合了机械工程，ＣＡＤ，数控技术和材料技术，可自动、直接、高速、精确的将设计思想转变成具有一定功能的实体模型,从而可以方便进行快速评估，方案修改和功能试验。
逆向工程实验报告
《逆向工程技术》课程期末大作业沐浴露外壳的三维扫描及逆向建模一、背景意义逆向工程技术不是传统意义上的“仿制”，而是综合应用现代工业设计的理论方法、生产工程学、材料工程学和有关专业知识，进行系统得地分析研究，进而快速开发制造出高附加值、高技术水平的新产品。
该项项技术与快速成型技术相结合，可以实现产品的快速三维拷贝，并经过重新建模修改或进行快速成型工艺参数的调整，还可以实现零件或模型的变异复原。
逆向工程源于商业及军事领域中的硬件分析。
其主要目的是在不能轻易获得必要的生产信息的情况下，直接从成品分析，推导出产品的设计原理。
逆向工程被广泛地应用到新产品开发和产品改型设计、产品仿制、质量分析检测等领域，它的作用是：1、缩短产品的设计、开发周期，加快产品的更新换代速度；2、降低企业开发新产品的成本与风险；3、加快产品的造型和系列化的设计；4、适合单件、小批量的零件制造，特别是模具的制造，可分为直接制模与间接制模法。
随着工业技术水平的提升以及生活水准的提高，任何通用性产品在消费者对于高品质的要求下，功能上的需求已不再是赢得市场竞争力的唯一条件。
所以新产品开发过程中的另一条重要路线就是样件的反求。
反求工程技术又称逆向工程技术（Reverse Engineering, RE）。
二、产品分析分析扫描对象（零件）的材质、颜色、形状、主要用途；扫描策略的制定；（例如是否需要喷粉处理，为何选用桌面扫描仪等）1.零件分析沐浴露外壳的材质为高密度聚乙烯（HDPE），高密度聚乙烯树脂可采用注射、挤出、吹塑和旋转成型等方法成型塑料制品。
采用注射成型可成型出各种类型的容器、工业配件、医用品、玩具、壳体、瓶塞和护罩等制品。
采用吹塑成型可成型各种中空容器、超薄型薄膜等。
零件颜色通体为白色（除贴纸外）；零件的主要用途是装载功能，具有良好的耐热性和耐寒性，有较高的刚性和韧性，机械强度好，在这里作为沐浴露的容器。
2.扫描策略通过对零件特性的分析，选用桌面扫描仪可以快捷的实现3D数据的采集，桌面扫描仪能够扫描的尺寸范围也可以容纳下沐浴露的外壳，且桌面扫描仪具有基于标志点、特征、转台拼接、手动拼接等多样的功能。
三维扫描仪在逆向造型过程中应用案例
三维扫描仪在逆向造型过程中应用案例
逆向工程严格遵循“点—线—面”的流程，这个过程便是正向设计的模拟，通过物体点云，揣测原设计者的设计意图，从而精确地重建模型特征。
逆向工程的简单讲是设计人员进行模型重建的过程，也就是重新学习的过程，并能够在此基础上进行创新。
1．扫描工件
对一般产品稍作表面处理（如下图）
A喷显像剂
B贴标记点
C多角度扫描
2.扫描直接得到点云数据
3.利用Geomagic surface等软件对点云数据进行一些简单的去除杂点、封装补孔、摆正等功能性处理，形成三角网格数据（可直接进行3D打印）
如客户需要开发产品或开模，我们需把模型生成几何曲面，这就需要我们做逆向造型了(常用逆向软件有 UG/PROE/CATAI Solidworks等)
<1>结合扫描点云提取关键特征点
<2>导录三维软件，根据所提取的特征点描述样条
<3>回转后，得到实体
<4>去除扫描特征点，一个完整的几何体就出来额。
这时我们就可以去分模加工了
<5>生成CAD图，可线切割，CAM加工尺寸测量等其他操作…。
逆向工程三维扫描实验
文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持. 《逆向工程与快速成型技术应用》实验报告苏州市职业大学机电工程学院实验名称扫描件的快速制作姓名：黄佳伟班级：12模具设计与制造3班日期：2014.10.8小组成员：黄佳伟解翔宇蒋程飞李长江李臻刘凯目录一．实验目的 (3)二．实验要求 (3)三．所需的设备、仪器、工具或材料 (3)四．实验步骤及方法 (3)五．思考题 (7)六．小结 (7)一、实验目的1.掌握FDM 快速成型的原理和快速成型的过程。
2.熟悉UP Plus 2 快速成型设备的操作。
二、实验要求将实验二模型的*.STL 数据文件导入快速成型数据处理软件，进行相关的处理，用快速成型设备完成原型的制作，实验结果以原型的照片表示。
三、所需的设备、仪器、工具或材料1）UP Plus 2 快速成型机及相应的快速成型软件；2）UP 中文说明书3）电脑；4）ABS 丝材；5）铲子、尖嘴钳等。
四、实验步骤及说明（根据模型的具体情况选择成型步骤）Step1 开机，系统初始化。
启动UP 快速成型设备和电脑，点击电脑桌面上的软件，打开快速成型软件，如图 1 所示，点击菜单“三维打印机→初始化”（如图2），设备将首先清空系统内部缓存，为数控系统上电，然后将三个轴回到“零点”。
在三个轴回零点的过程中，请勿点击其他操作。
如果刚开机，则需要对系统进行初始化。
图1 UP！快速成型软件主操作界面图2Step2 成型平台预热在打印大尺寸模型时，有时会出现边缘翘起的情况，这是由于平台表面预热不均造成的。
在进行大尺寸模型打印之前，预热是必不可少的。
点击菜单“三维打印机→平台预热15 分钟”，打印机开始对平台加热。
提示：这一步先做，可节省在打印时再做平台预热的等待时间。
Step3 载入模型点击菜单“文件”→“打开”或者工具栏中按钮，选择要打印的模型。
注意：U P ！仅支持S T L 格式（为标准的3 D 打印输入文件）和U P 3 格式（为U P ！三维打印机专用的压缩文件）的文件, 以及U P P 格式（U P ！工程文件）。
三维光学扫描仪在逆向工程中的应用
应用案例分析
文物修复与保护
用于获取文物表面的详细数据， 为文物修复和保护提供精确的参
考依据。
汽车制造
在汽车设计、制造和检测中，用于 获取复杂零部件的高精度三维数据， 提高产品质量和生产效率。
模具制造
在模具的逆向设计和制造中，快速 获取模具表面的三维数据，缩短产 品开发周期。
04
三维光学扫描仪的局限性与 挑战
02
逆向工程概述
定义与重要性
定义
逆向工程是一种通过分析产品物 理原型以获取其设计信息和功能 原理的技术。
重要性
逆向工程在产品复制、改进、创 新以及知识产权保护等方面具有 重要意义。
应用领域
01
02
03
04
汽车制造
用于复制和改进汽车零部件的 设计。
航空航天
逆向工程用于复制和改进飞机 零部件和发动机的设计。
三维光学扫描仪在逆向工程 中的应用
目录
• 三维光学扫描仪简介 • 逆向工程概述 • 三维光学扫描仪在逆向工程中的
应用 • 三维光学扫描仪的局限性与挑战 • 未来展望与研究方向
01
三维光学扫描仪简介
定义与工作原理
定义
三维光学扫描仪是一种用于获取物体表面三维数据的测量设备，能够快速、准确地获取物体表面的三维坐标、形 状、大小和几何特征等信息。
实时扫描
研发具有实时扫描功能的三维光学扫描仪，能够快速捕获物体表面 的数据，缩短扫描时间，提高工作效率。
智能化处理
加强数据预处理、点云拼接、模型重建等环节的智能化程度，减少 人工干预，提高自动化水平。
应用领域的拓展
文化遗产保护
将三维光学扫描技术应用于文化遗产的数字化保护，实现文物的高 精度复制和修复，为历史传承提供技术支持。
逆向工程中的三维重建技术研究
逆向工程中的三维重建技术研究逆向工程是指通过对现有物体进行扫描和分析，以获取物体的几何形状和相关信息的技术过程。
在逆向工程中，三维重建技术是至关重要的环节，它能够将扫描得到的点云数据转化为具有几何形状和结构的三维模型。
随着计算机技术的不断发展，三维重建技术在逆向工程中的应用得到了广泛关注和研究。
三维重建技术在逆向工程中的研究涉及到多个方面，其中最基础的是点云数据重建为三维模型。
点云是通过激光扫描设备或摄影测量技术获取的离散点的集合，代表了现实世界中物体表面的形状。
但是点云数据通常是无序、稀疏和不完整的，因此需要利用算法和模型，将点云数据转化为连续的三维模型。
一种常见的三维重建方法是基于三角剖分的表面重建算法。
这种算法将点云数据看作是由许多三角形组成的网格，通过在点云数据间建立连边并进行拼接，可以逐步生成三维模型的表面。
这种方法具有较高的精度和稳定性，适用于复杂形状的重建。
然而，这种方法在处理大规模点云数据时通常计算量较大，需要考虑算法的效率和速度。
另一种常见的三维重建方法是基于体素的体素化方法。
体素是三维空间中的一个小立方体单元，通过对点云数据进行三维网格化，可以将点云数据转换为体素表示的三维模型。
这种方法能够有效地保持点云数据的特征，并且具有较高的计算效率。
然而，体素化方法在表达模型表面和细节方面相对较差，需要利用更高级的算法和模型进行后处理，以获得更精确的三维模型。
除了点云数据处理算法，三维重建技术还需要考虑如何对点云数据进行优化和修复。
由于点云数据在获取过程中可能存在噪声和缺失，因此需要利用滤波和补洞算法对点云数据进行预处理。
滤波算法能够去除点云数据中的噪声和离群点，提高重建结果的质量。
而补洞算法则能够根据点云数据的局部特征，自动填补因扫描间隙或其他原因造成的缺失区域。
此外，三维重建技术还面临着数据量大、计算复杂度高的问题。
对于大规模点云数据的处理和重建，需要借助分布式计算和并行计算的技术手段，以提高算法的效率和速度。
基于GEOMAGIC逆向工程实验报告
逆向工程也称反求工程，是指用一定的测量手段对实物或模型进行测量，根据测量数据通过三维几何建模方法重构实物CAD模型的过程。
它改变了从图样到实物的传统设计模式，为产品的快速开发和创建设计提供了一条新途径。
GEOMAGIC STUDIO 由美国RAINDROP公司出品，是逆向工程中应用最广泛的软件之一!利用 GEOMAGIC STUDIO可轻易根据实物零部件扫描所得的点云数据创建出完美的多边形模型和网格，并自动转换为NURBS曲面，生成准确的数字模型!软件的工作流程与逆向工程技术的工作流程大致相似,其工作流程为点数据阶段———多边形阶段———成形阶段。
点数据阶段主要测量的数据点进行预处理,在多边形阶段主要是通过对多边形的编辑的已达到拟合曲面所需要的的优化数据,成形阶段是根据前一阶段编辑的数据,自动识别特征、创建ＮＵＲＢＳ曲面。
NURBS是Non-Uniform Rational B-Splines的缩写,意为非统一有理B样条。
简单地说,NURBS造型总是由曲线和曲面来定义的,所以要在NURBS曲面上生成一条有棱角的边是很困难的。
正因为如此,NURBS曲面特别适合做出各种复杂的曲面造型和表现特殊的效果,如人的面貌或流线型的跑车等。
1.点数据处理扫描仪得到的数据会引入数据误差而且数据量庞大，为了后续工作方便准确进行需要去除数据中的坏点、减少噪音、平滑数据、分块数据整合对齐、在保证精度和特征的条件下进行数据精简。
同时由于测量方法和测量设备的影响会出现数据缺口，这就需要对数据进行编辑来补齐数据。
数据处理主要有一下几个方面：●噪声过滤●数据光顺●数据精简2.多边形处理阶段多边形处理阶段是在点云数据封装后通过一系列技术处理得到完整的多边形数据模型，为曲面处理打下基础。
在多边形处理阶段首先要“创建流型”来删除模型中非流型的三角形数据，否则在后续处理中由于存在非流型的三角形而无法继续处理。
对于片状的模型可以创建“打开”的流型，对于封闭的多边型模型可以创建“封闭”的流型!本例中叶片模型需要创建“封闭”的流型来删除非流型的三角形。
逆向工程中的三维扫描技术
逆向工程中的三维扫描技术逆向工程是一项非常重要的技术，它可以帮助我们快速复制和修改各种产品。
而在逆向工程中，三维扫描技术则是一项非常重要的方法。
三维扫描技术可以帮助我们快速获取各种物体的三维数据，从而更方便地进行设计和改进。
下面，我们就来详细介绍一下逆向工程中的三维扫描技术。
一、三维扫描技术的基本原理三维扫描技术是一种非常广泛使用的技术，它可以通过激光、光学、机械等多种方式，对各种物体进行扫描，从而得到物体表面的三维数据。
一般来说，三维扫描技术包括以下主要步骤：Step1.准备工作在开始三维扫描之前，需要先准备好各种设备和工具。
根据不同的扫描方式，可能需要使用到激光扫描仪、相机、投影仪、三角板等设备。
Step2.扫描过程在进行实际的扫描过程中，首先需要将扫描仪或相机对准待扫描的物体。
然后，通过扫描仪或相机，对物体表面进行扫描。
扫描过程中，扫描仪或相机将会逐渐捕捉物体表面的各种点云数据。
Step3.数据处理扫描结束后，需要对得到的点云数据进行处理。
主要包括三维重建、点云拼接、数据修复等过程。
处理过后，就可以得到物体表面的三维数据。
二、三维扫描技术的应用三维扫描技术具有非常广泛的应用领域。
在逆向工程中，它主要用于以下方面：1、快速建模通过三维扫描技术，可以快速获取物体表面的三维数据，从而更快速地进行产品仿制和设计。
2、零部件升级对于某些老旧的机器，可能无法获取其零部件相关的图纸，此时可以通过三维扫描技术，获取相关零部件的三维数据，并对其进行升级和改进。
3、品质控制通过三维扫描技术，可以对产品进行精确的三维检测，从而确保产品的品质符合要求。
4、复杂机械零部件生产对于某些复杂的机械零部件，传统的加工方式可能无法精确生产，此时可以通过三维扫描技术，将相关零部件的三维数据转化为CAD或CAM文件，再使用数控加工设备进行加工。
三、三维扫描技术的相关挑战虽然三维扫描技术具有非常广泛的应用领域，但也存在一定的技术挑战。
逆向设计之三维扫描实训室建设（一）
逆向设计之三维扫描实训室建设（一）
逆向工程技术（又称反求技术），是针对现有工件（样品或模型）利用3D数字化测量仪器准确、快速的将轮廓坐标量得，并加以构建曲面、编辑、修改后，传至CAD/CAM 系统，再由 CAM产生刀具的 NC 加工路径送至 CNC 加工设备制作所需工件，或者送到快速成型机将样品模型制作出来，此流程称为逆向工程。
逆向工程技术是从实物样本获取产品的数学模型（CAD），包含了数字化技术、几何模型重建技术和制造技术。
该技术已广泛应用于产品的开发与模具生产、工业设计、汽车、摩托车制造、家电制造、医疗器材、运动器械、特种服装设计、艺术品修复、古玩的修复、艺术品设计、数字广告传媒、卡通动画制作等领域。
逆向工程已贯穿于产品整个开发过程中，对于正向设计的模型修改后数据重收集，或以已有的产品为对象，避开艰苦的原型设计阶段，优化设计出一种更好的产品，体现了产品的再设计过程；逆向工程也是培养创新思维的有效技术途径，对于机械工程、工业工程等领域的技术研究和应用及服务均有反馈作用。
逆向设计之三维扫描实训室建设（三）
逆向设计之三维扫描实训室建设（三）
为适应社会和高校及企业发展的形势，逆向设计实验室总体目标是：建成与学校发展规模、办学层次、专业与学科建设相匹配，教学与科研开发相结合，能满足教学、科研的实际需要；提升逆向设计在教学过程中的质量和应用性，使学生能掌握基本的前沿知识和实验、研究方法了解学科发展动态，培养出具有较高实践能力和创新能力的学科师资力量和专业人才。
加强逆向设计综合性实验、完整设计流程教学建设。
形成有利于学生创新的新型体系，培养学生自主学习、团队合作学习、项目驱动式学习、探究式学习，更好地实现教育和培养的跨越式发展，提高学生实践与创新能力。
逆向扫描与三维建模操作流程指导书
逆向扫描与三维建模操作流程指导书(总28页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--逆向扫描与三维建模实训指导书XXX学院XX系2018年5月任务一：三坐标扫描仪与扫描系统的认识一、实验目的1、了解并熟练掌握三坐标扫描仪的使用方法和测量原理；2、熟练使用WIN3DD扫描系统进行模型扫描以及简单点云处理；3、掌握扫描仪安装调试方法以及标定方法；二、实验设备1、WIN3DD三维扫描仪；2、WIN3DD三维扫描系统；三、实验内容及步骤1、认识三维扫描仪的硬件组成WIN3DD三维扫描仪主要包括扫描头、云台和三脚架。
该款扫描仪为单目式，故扫描头包括一个工业相机和一个光栅投影器镜头。
如图所示：Win3DD硬件系统结构扫描头云台及三脚架作为扫描头的安装固定装置，主要用于测量过程中对扫描头调整和定位。
使用方法如下：1、调整云台旋钮可使扫描头进行多角度转向；2、调整三脚架旋钮可对扫描头高低进行调整；3云台及三脚架在角度﹑高低调整结束后，一定要将各方向的螺钉锁紧，否则可能会由于固定不紧造成扫描头内部器件发生碰撞，导致硬件系统损坏；云台及三脚架2、标定过程简述相机参数标定是整个扫描系统精度的基础，因此扫描系统在安装完成后，必须进行标定，操作方法如下：○打开WIN3DD扫描系统，点击“扫描标定切换”选项，将系统工作界面调至标定界面；○取出标定板,放至扫描仪扫描区域；○调整相机参数，通过“调整相机参数”对话框中的曝光，增益与对比度来调整亮度，并观察相机实时显示区，得到满意的图像质量；○调整扫描距离，在打开标定界面时，相机实时显示区会显示一个白色“十字”将相机实时显示区划分为两个同样面积的区域（如图所示）。
这时光栅投射器会投出一个黑色的“十字”，这样会在同一个区出现两个十字叉。
将标定板放置在视场中央，通过调整硬件系统的高度以及俯视角，使两个十字叉可能重合；○调整标定板：根据界面左上角的标定指示操作，开始标定。
逆向工程实验报告 铁牛
实验一：汽车减震器托盘的扫描与数据处理一实验目的（1）了解三坐标测量仪的原理及使用方法；（2）通过观察实验过程及现象，初步了解三坐标测量仪的注意事项。
（3）初步了解快速成型的原理二实验仪器三维光学设备一台；待扫描模具一个；计算机一台；卷尺一个；标定板一个三实验原理结构光学三维扫描仪的基本工作原理：采用一种结构光技术，相位测量技术，计算机视觉技术的复合三维非接触式测量技术。
采用这种测量原理，使得对物体进行照相测量成为可能，所谓照相测量，就是类似于照相机对视野内的物体进行照相，不同的照相机摄取的是物体的二维图像，而研制的测量仪获得是物体的三维信息。
四实验内容１，工件扫描的前期工作（１）开启三坐标测量机和计算机的电源；（２）独显设置：－右键－ＮＶＩＤＩＡ控制面板－显示－设置多个显示器－选复制模式－应用；（３）分辨率设置－右键－属性－ｗｉｎｄｏｗｓ扩展到桌面上；（４）打开软件检查摄像头有没有接反：用手遮住做摄像头观察在标定板上的投影，若在右边说明接反了，得把计算机后面的ＵＳＢ调换下，再重新打开软件；反之不用；（５）因为工件是反光件，则在工件上喷显影剂；（６）带显影剂干后把工件放在旋转托盘上，由于工件小则不用再工件上贴编码点，只需在工件周围放置3-4个编码块；（７）打开十字光标，确定打在标定板上的黑色和绿色十字线是否重合，没重合则前后移动工件使之重合；（８）对摄像头进行标定，结束后进行工件的扫描。
２，工件的扫描过程1）点击菜单：测量-属性-方法，测量模式选择：拼合，自动连接；2）打开光栅发生器光源。
打开十字光标，确定打在物体表面的黑色和绿色十字线是否重合，没重合则前后移动工件使之重合。
3）关闭十字光标，点击测量按钮，扫描结果如图所示，4）将工件旋转一定角度，点击测量按钮继续扫描，扫描结果如图2，5）重复第四步的动作三次，直至工件全部扫描完整，如图6）扫描完成后，点文件－导出－ａｓｃ文件，将点云导出。
３，工件的点云处理（1）打开点云Geomagic Studio打开asc文件，单击“文件>打开”菜单，选择刚导出的asc文件。
逆向扫描实验数据处理过程总结
逆向扫描实验数据处理过程总结一、组员丁兰胡英双刘成松王超沈荣二、实验课程蜂蜜瓶数据采集操作。
三、实验目的采用三维激光扫描仪进行实体数据采集，用imageware软件处理点云，然后导入UG构建三位实体。
四、实验要求1、小组每人进行独立操作完成一部分点云采集并拼接，最终完成一个产品的点云采集2、掌握三维激光扫描仪基本操作与软件使用3、严格遵守实验室的规章制度。
五、使用设备1、三维激光扫描仪VIVID9i1台2、电脑DELLT54001台3、软件PolygonEditingTool(PET)4、蜂蜜瓶一个六、操作前准备将准备好的点云粘上塑料球或者钢球，便于扫描，对于反光的地方，需要喷射反光剂，以便更好地数据采集。
七、注意事项扫描过程中应尽量移动塑料件量小一点，这样可以更好地采集到所需点云，扫描时，要注意观察实体，对于机器的操作也要规范，尽量不破坏机器。
八、实验步骤1、准备工作给蜂蜜瓶喷涂显像剂，保证在扫描仪的有效范围之内，即600——1000mm2、开启设备先打开VIVID9i主机开关，按任意键确定对焦，再启动电脑。
3、扫描图形1图标PET，启动软件，准备扫描。
2AF按钮，进行自动对焦对焦完毕后点击Scan按钮，进行扫描，扫描完毕后，把符合要求的点云保存。
3旋转蜂蜜瓶10度左右，继续步骤2，然后把要合并的两个点云文件项合并，选择一个基体，点击OK。
4重复步骤3直至点云采集完整，拼接完整。
完整的拼接后的点云如下图所示5数据采集完毕后，保存数据，清理工作台，安全关机。
4、数据处理把收集好的的数据导入imageware，并处理好点云导入UG,如下九、总结实验过程通过这次数据扫描，我们组认真分析总结，不断的查找资料在遇到不懂得地方及时讨论以及请教老师和同学，使得我们的逆向扫描紧张有序的进行，在完成实验的过程中我们通过查阅资料和请教他人，使得我们对相关方面知识的掌握和对软件的应用能力的提高有了很大的帮助，与此同时在讨论问题的过程中培养了我们与人沟通交流的能力。
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实验报告
苏州市职业大学机电工程学院
实验名称扫描件的快速制作
姓名：黄佳伟
班级：12模具设计与制造3班
日期：2014.10.8
小组成员：黄佳伟解翔宇蒋程飞李长江李臻刘凯
目录
一．实验目的 (3)
二．实验要求 (3)
三．所需的设备、仪器、工具或材料 (3)
四．实验步骤及方法 (3)
五．思考题 (7)
六．小结 (7)
一、实验目的
1.掌握FDM 快速成型的原理和快速成型的过程。
2.熟悉UP Plus 2 快速成型设备的操作。
二、实验要求
将实验二模型的*.STL 数据文件导入快速成型数据处理软件，进行相关的处理，用快速成型设备完成原型的制作，实验结果以原型的照片表示。
三、所需的设备、仪器、工具或材料
1）UP Plus 2 快速成型机及相应的快速成型软件；2）UP 中文说明书3）电脑；4）ABS 丝材；5）铲子、尖嘴钳等。
四、实验步骤及说明（根据模型的具体情况选择成型步骤）
Step1 开机，系统初始化。
启动UP 快速成型设备和电脑，点击电脑桌面上的软件，打开快速成型软件，如图 1 所示，点击菜单“三维打印机→初始化”（如图2），设备将首先清空系统内部缓存，为数控系统上电，然后将三个轴回到“零点”。
在三个轴回零点的过程中，请勿点击其他操作。
如果刚开机，则需要对系统进行初始化。
图1 UP！快速成型软件主操作界面图2
Step2 成型平台预热在打印大尺寸模型时，有时会出现边缘翘起的情况，这是由于平台表面预热不均造成的。
在进行大尺寸模型打印之前，预热是必不可少的。
点击菜单“三维打印机→平台预热15 分钟”，打印机开始对平台加热。
提示：这一步先做，可节省在打印时再做平台预热的等待时间。
Step3 载入模型点击菜单“文件”→“打开”或者工具
栏中按钮，选择要打印的模型。
注意：U P ！仅支持S T L 格式（为标准的
3 D 打印输入文件）和U P 3 格式（为U P ！三维打印机专用的压缩文件）的文件, 以及U P P 格式（U P ！工程文件）。
将鼠标移到模型上，点击鼠标左键，模型的详细资料介绍会悬浮显示出来。
用户可以打开多个模型并同时打印它们。
只要依次添加您需要的模型，并把所有的模型排列在打印平台上，就会看到关于模型的更多信息。
如果模型载入错了，将鼠标移至模型上，点击鼠标左键选择模型，然后在工具栏中选择卸载；或者在模型上点击鼠标右键，会出现一个下拉菜单，选择卸载模型或者卸载所有模型。
Step4 模型的检验与修复为了准确打印模型，模型的所有面都要朝外。
UP ！软件会用不同颜色来标明一个模型是否正确。
当打开一个模型时，模型的默认颜色通常是灰色或粉色。
如模型有法向的错误，则模型错误的部分会显示成红色。
UP ！软件具有修复模型坏表面的功能。
在修改菜单项下有一个修复选项，选择模型的错误表面，点击修复选项即可。
Step5 确定模型成型的方向、摆放位置点击菜单“文件→自动布局”或工具条的自动布局按钮，软件根据原来模型的坐标方位呈现在成型空间中间，离工作台面一个高度（在系统参数集里设定）。
如果成型方向、摆放位置、成型件的大小不合理，则执行编辑菜单下移动、旋转、缩放选项或工具条的缩放、平移、旋转等命令，对模型调整。
请尽量将模型放置在平台的中央。
当平台上不止一个模型时，建议使用自动布局功能。
当多个模型处于开放状态时，每个模型之间的距离至少要保持在12mm以上。
Step6 确定分层参数
分层参数的确定就是对模型的打印路径的规划的过程。
分层参数包括层厚参数、路径参数及支撑参数等，不同的快速成型设备，分层参数设置方法不相同。
在UP Plus 2 成型软件中，点击菜单“三维打印→设置”，弹出如图 3 所示的分层参数对话框，设置层片厚度、填充间隔、支撑参数等。
（1）层片厚度设定打印层厚，根据模型的不同，每层厚度设定在0.15mm～0.4mm。
（2）填充设置填充方式：为了缩短成形时间、减少成型材料，当模型为实心或壁厚较大时，内部一般用网格状的填充。
根据壁厚不同，对填充网格空隙（填充间隔）进行设置。
在UP Plus 2成型软件中，有四种方式：分别是坚固、松散、中空、大洞，有的快速成型软件中填充间隔用分层参数的倍数来表示。
壳：该模式有助于提升中空模型的打率。
如仅需打印模型作为概览，请选择该模式。
模型在打印过程中将不会产生内部填充。
表面：如仅需打印模型轮廓且不封口，请选择该模式。
该模式仅打印模型的一层表面层，且模型上部与下部将不会封口。
该模式一定程度上可以提高模型表面质量。
（3）密封表面为了使原型表面质量较高，避免表面的材料陷入填充网格的空隙内，当表面与水平面的夹角小于一定角度时（如45°），表面层需采用标准填充，该参数设定进行标准填充的层数，一般为2～4 层。
如图5所示。
（4）支撑支撑角度：设定需要支撑的表面的最大角度（表面与水平面的角度）。
当表面与水平面的角度小于该值时，必须添加支撑。
支撑角度越大，形成的表面支撑越多；支撑角度越小，形成的表面支撑越少。
但如果支撑角度过小，则会造成支撑不稳定。
该模型选择45度角的支撑。
图 3 分层参数设置
支撑间隔：距离原型较远的支撑部分，可采用孔隙填充的方式，减少支撑材料的使用，提高造型速度。
该参数和填充间隔的意义类似。
最小面积：需要填充的表面的最小面积，小于该面积的支撑表面可以不进行支撑。
密封层：为避免模型主材料凹陷入支撑网格内，在贴近模型被支撑的部分要做数层密封层，而具体层数可在支撑密封层选项内进行选择（可选范围为2至6层，系统默认为3层），支撑间隔取值越大，密封层数取值相应越大。
靠近原型的支撑部分，为使原型表面质量较高，需采用标准填充，该参数设定进行标准填充的层数，一般为2～4 层。
Step7 模型分层、打印点击菜单“三维打印→打印”按钮，弹出打印设置对话框如图4，
设置打印参数选项，各选项含义如下：
（1）质量: 分为普通、快速、精细三个选项。
此选项同时也决定了打印机的成型速度。
通常情况下，打印速度越慢，成型质量越好。
对于模型高的部分，以最快的速度打印会因为打印时的颤动影响模型的成型质量。
对于表面积大的模型，由于表面有多个部分，打印的速度设置成“精细”也容易出现问题，打印时间越长，模型的角落部分更容易卷曲。
所以应根据模型的具体情况设置质量选项。
（2）非实体模型：当您所要打印的模型为非完全实体，如存在不完全面时，请选择此项。
（3）无基底：如选择此项，在打印模型前将不会产生基底。
该模式可以提升模型底部平面的打印质量。
当您选择此项后，将不能进行自动水平校准。
（4）平台继续加热：如选择此项，则平台将在开始打印模型后继续加热。
（5）暂停：当在方框内输入想要暂停打印的高度，当打印机打印至该高度时，将会自动暂停打印，直至您点击“恢复打印位置”。
在暂停打印期间，喷嘴将会保持高温。
点击，软件按照设定的分层参数自动进行分层计算、分层结束后得到一个由层片累加起来的模型文件，检查材料余量、传送数据、计算并显示材料用量及打印时间，然后开始打印。
开始打印后，您可以将计算机与打印机断开。
图4打印设置
材料用量及打印时间，也可以通过菜单“三维打印→打印预览”来获得。
Step8 移除模型
1）将扣在打印平台周围的弹性别针从平台上松开，将打印平台轻轻撤出。
2）在模型下面慢慢滑动铲刀，来回撬松模型，移除模型。
图5，6为移除前后对比。
图5
图6
Step9 模型的后处理主要是去除支撑，打磨表面，形成符合要求的原型件。
五、思考题：
1. 在选择成型方向时应考虑哪些因素？
2. 层片数据文件包括了哪三部分？分析分层参数中层厚、支撑角度对成型质量和成型时间影响。
3. 基于FDM快速成型时，如何防止模型两边翘曲？
答：1.STL模型的定向，即成型时每层的叠加方向。
垂直面与水平面、零件中的孔的轴线、
曲线边界的截面、斜面、悬臂结构等的数量。
2.
3.对平台进行预热，或者添加支撑。