逆向工程三维建模关键技术

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逆向工程与快速原型技术

（综合技能训练及评价）

题目逆向工程三维建模关键技术

综合创新训练

姓名*******

学号***********

专业班级机制****

授课教师******

分院机电与能源工程分院

完成日期**** 年**月*日

宁波理工学院

绪论 (3)

0.1什么是逆向工程 (3)

1.2逆向工程的基本操作步骤 (4)

第一章点云摆正综合练习 (4)

1.1目的和意义 (4)

1.2 点云数据摆正的原理及实现流程 (5)

1.3 点云数据摆正综合练习及具体实现步骤 (5)

第二章逆向建模特征线构建技术 (19)

2.1 目的和意义 (19)

2.2 曲面对齐与拼接的原理及实现流程 (19)

2.3曲面对齐与拼接综合练习及具体实现步骤 (19)

3.1 目的和意义 (40)

3.2 曲线构建的原理及实现流程 (41)

3.3 曲线构建及具体实现步骤 (41)

4.1 目的和意义 (45)

4.2 曲面重构的原理及实现流程 (45)

4.3点云拼接综合练习及具体实现步骤 (45)

第五章：点云数据修补综合练习 (51)

5.1 目的和意义 (51)

5.2 曲面重构的原理及实现流程 (52)

5.3点云拼接综合练习及具体实现步骤 (52)

第六章总结与反思 (60)

绪论

0.1什么是逆向工程

逆向工程技术与传统的产品正向设计方法不同,逆向工程是对已有的产品零件或原型进行CAD模型重建，即对已有的零件或实物原型，利用三维数字化测量设备准确的、快速的测量出实物表面的三维坐标点，并根据这些坐标点通过三维几何建模方法重建实物CAD模型的过程，它属于产品导向（product oriented）。逆向工程不是简单的再现产品原型，而是技术消化、吸收，进一步改进、提高产品原型的重要技术手段；是产品快速创新开发的重要途径。通过逆向工程掌握产品的设计思想属于功能向导。

1.2逆向工程的基本操作步骤

第一章点云摆正综合练习(以小女孩为例)

1.1目的和意义

逆向工程技术与传统的产品正向设计方法不同,逆向工程技术第一步是点云获取。通常是利用测量设备对零件表面进行数据采样。数据获取是向逆向工程软件准备建模的基础，获取数据的点云会直接影响到后续的曲面重构质量。

点云获取大致分为三种主流方法：

1.接触式测量法：采用三坐标测量机进行数据采集，通过接触，将信号传递

到专用软件，主要有桥式、关节臂式、龙门式、悬臂式等。

2.非接触式测量法：采用光学测量技术进行数据采集，主要有激光扫描法、白色光栅编码法、相位轮廓法、彩色激光扫描法、阴影摩尔法等，常用系统：et测量系统2.ATOS测量系统

3.手持式三维数字扫描及测量系统HandyScan。3.断层数据测量方法，常用：1.CT测量法2.MRI测量法3.超声波测量法

4.层析扫描法等。

由于逆向工程的特殊性，采集到的数据并不一定是正对着理想方向的，将增加下面的重构以及CAD编辑的难度，因此在采集完点云数据之后，就要第一时间进行摆正。

1.2 点云数据摆正的原理及实现流程

实物点云数据获取→将点云数据导入IW →创建约束与底面重合约束通过参照约束进行Y向对正→微调增加精度

1.3 点云数据摆正综合练习及具体实现步骤

点云数据摆正由Imageware R13.2完成。

1.：打开文件，点击创建圆命令，中心坐标（0,0,0），方向为Z轴，应用。

图1.1

2：作已创建的圆的法线，起点坐标（0,0,0），方向为Z轴，应用。

图1.2

3：创建平面，以3点创建平面，3点位置选择在小女孩雕像的底部，因为这个面相对平整。

图1.3

4：创建曲面法线。

图1.4

5：创建群组，将生成的面、面的法线和小女孩生成一个群组。生成后它们合成一体，变成黄色。

图1.5

图1.6

6：点击根据特征定位工具，选用逐步，先配对方式选用点云，选择配对的两条线，点击添加；再配对方式选用平面，选择配对的两个面，点击应用。

图1.7

7：右击小女孩，选择取消群组。并将之前添加的线面都删除。

图1.8

8：创建一个圆，中心坐标（0,0,0），方向为X轴，应用。

图1.9

9：右击小女孩，选择互动点云截图命令。方式：三角形网格，选择屏幕上的直线（先选一点+CTRL+另一点），应用。

图1.10 10：隐藏小女孩，出现截图的点云。

图1.11

11：右击点云，选择圈选点云，保留点云：外侧。圈选点云，应用。

图1.12

12：最佳拟合定位：正确选择移动物体，来源对象，目标对象。定位选择：最佳可能的；定位方式：Z轴约束，应用。

图1.13

13：删除截图点云数据以及圆。

图1.14 14：选择直线命令，沿着底部画一条直线

图1.5

15：延伸命令，延伸画好的直线，为了更好地区别直线与点云。

图1.16

16：右击空白区域，选择镜像显示命令，镜像直线。

图1.17

17：点击位移工具，选择全部，沿着X方向移动，距离为1，通过多次移动调整点云到下图。

图1.18

18：点击旋转对象，选择全部，旋转轴方向选取Z轴，角度定为0.5度，通过多次操作，实现直线与点云底部边缘对齐。

图1.19

19：按F2，查看点云，点云摆正完成。

图1.20