《逆向工程技术》实验指导书2

逆向工程技术实验指导书
xxxxx 学院
2013年09月
目录
实验一专用逆向工程技术软件的认知实验 (3)
实验二三坐标扫描仪的认识 (5)
实验三三坐标扫描仪的应用 (6)
实验四三维CAD模型重构实验 (7)
实验五分层实体制造技术的应用 (8)
实验六熔融沉积制造技术的应用 (10)
实验一专用逆向工程技术软件的认知实验
一、实验目的
熟悉专用逆向工程技术软件Geomagic Studio的主要功能、应用界面和工作流程。

二、实验设备
1．微机一台；
2．专用逆向工程技术软件Geomagic Studio；
三、实验内容
熟悉专用逆向工程技术软件Geomagic Studio的主要功能、应用界面和工作流程。

四、实验步骤
1、浏览Geomagic公司的网页：http://www. ，了解专用逆向工程技术软件Geomagic Studio的主要功能。

由美国Raindrop (雨滴)公司出品的逆向工程和三维检测软件Geomagic Studio 可轻易地从扫描所得的点云数据创建出完美的多边形模型和网格，并可自动转换为NURBS 曲面。

该软件也是除了Imageware 以外应用最为广泛的逆向工程软件。

Geomagic Studio 主要包括Qualify、Shape、Wrap、Decimate、Capture 五个模块。

该软件的主要功能包括：
（1）自动将点云数据转换为多边形(Polygons) 。

（2）快速减少多边形数目(Decimate) 。

（3）把多边形转换为NURBS 曲面。

（4）曲面分析(公差分析等) 。

（5）输出与CAD/ CAE / CAM 匹配的文件格式(IGS、STL、DXF等) 。

2、注册用户名，然后打开专用逆向工程技术软件Geomagic Studio熟悉其应用界面和工作流程。

2.1 逆向工程技术软件Geomagic Studio的应用界面
1)视图窗口：显示模型导航器中被选中的物体对象。

2)菜单条：提供所有应用过程中所涉及的命令接口。

3)工具栏：包含常用命令快捷方式的图标。

4)管理导航器：包含控制和引导的目录
5) 使用信息:该区域提供有关模型、包容盒及内存使用信息的情况。

6) 坐标系标志:显示相对于世界坐标系的现模型的位置方向。

7) 状态文本:提供系统正在进行或用户能够执行的任务信息。

8) 进度条:显示一个操作完成的程度。

9) 时间:显示系统时间。

2.2 逆向工程技术软件Geomagic Studio的工作流程
（1）点阶段（Points Phase）
（2）过渡阶段（Wrap Phase）
（3）多边形阶段（Polygon Phase）
（4）成形阶段（Shape Phase）
（5）过渡阶段（CAD Phase）
五、实验结果及分析
1．简述专用逆向工程技术软件Geomagic Studio的主要功能、应用界面和工作流程。

2．分析专用逆向工程技术软件和Pro/E、UG等通用三维造型软件的区别。

实验二三坐标扫描仪的认识
一、实验目的
非接触式激光三维扫描仪结构认知。

二、实验设备
1．美能达激光三维扫描仪vivid 9i一台；
2．polygon editing tool软件；
三、实验内容
认识三维激光扫描的软硬件组成，理解激光扫描的基本原理
四、实验原理
认识三维激光扫描的软硬件组成，理解激光扫描的基本原理-----激光三角测距原理。

即光源孔发射出一束水平的激光束扫描物体；激光线经过旋转平面镜的作用，改变角度，使得激光线发射到物体表面；物体表面反射激光束，每一条激光线都通过CCD传感器采集成一帧数据；根据物体表面不同的形状，每条激光线反射回来的信息中就包含了物体的表面形状和颜色数据信息。

五、实验步骤
1．认识三维激光扫描的软硬件组成
2．理解激光扫描的基本原理
六、实验结果及分析
1．简述三维激光扫描仪的工作原理。

2．简述激光三维扫描仪vivid 9i的软硬件组成。

实验三三坐标扫描仪的应用
一、实验目的
非接触式激光三维扫描仪的操作。

二、实验设备
1．美能达激光三维扫描仪vivid 9i一台；
2．polygon editing tool软件；
三、实验原理
激光扫描的基本原理-----激光三角测距原理。

即光源孔发射出一束水平的激光束扫描物体；激光线经过旋转平面镜的作用，改变角度，使得激光线发射到物体表面；物体表面反射激光束，每一条激光线都通过CCD传感器采集成一帧数据；根据物体表面不同的形状，每条激光线反射回来的信息中就包含了物体的表面形状和颜色数据信息。

四、实验步骤
1．数据测量
1）调整三维扫描仪与被测物体之间距离，一般在0.5m～2m之间。

2）调整三角架，使三维扫描仪具有合适的高度和倾斜度，并锁紧。

3）打开主机电源，摘下激光窗盖和镜头盖，按下任意键，显示菜单屏，说明激光扫
描仪可以开始工作。

4）打开计算机，启动polygon editing tool软件，选择vivid 9i 扫描仪，单击
[File-Import-Digitizer-Option 选项，进行扫描设置。

5）单击File-Import-Digitizer-One Scan，打开对话框,选定扫描目标后，依次单击AF、scan按钮，开始对焦、扫描，然后单击store按钮，存储数据。

6）调整扫描角度，多次扫描。

7）对多次扫描的数据进行拼接、拟合。

8）剪裁，除去废弃点。

2．三维建模
可利用相应专业软件对测得数据进行处理，造型，获得被测物体的三维模型。

五、实验结果及分析
1．简述三维激光扫描仪的数据测量和三维建模的大致步骤。

实验四三维CAD模型重构实验
一、实验目的
通过使用Geomagic Studio软件进行曲面重构实例1和2的演练，掌握基于Geomagic
Studio软件的三维CAD模型重构方法。

二、实验设备
1．微机1台、专用逆向工程技术软件Geomagic Studio
2．专用逆向工程技术软件Geomagic Studio。

三、实验内容和步骤
1．曲面重构实例1
1.1 打开Geomagic Studio软件界面并浏览模型1；1.2 修补相交多边形；1.3 填充孔洞；
1.4 利用基准面修剪边界；1.5 编辑边界曲线；1.6 精简多边形；1.7 光顺处理；1.8 曲面重构；
2．曲面重构实例2
2.1 打开Geomagic Studio软件界面并浏览模型；2.2 检查相交三角形；2.3 填充孔洞；
2.4 编辑边界；2.5 快速减少三角形数目；2.6 光顺三角形数据模型；2.7 进入Shape；2.8 生成四边形曲面片；2.9 构建确定数量的曲面片；2.10 编辑曲面片；2.11 生成NURBS曲面；
2.12 曲面分析；2.13 曲面模型文件的输出。

四、实验结果及分析
1．简述基于Geomagic Studio软件的三维CAD模型重构步骤。

2．分析Geomagic Studio软件的三维CAD模型重构的优缺点。

实验五分层实体制造技术的应用
一、实验目的
通过使用专业三维造型软件构建产品模型，对产品模型进行检查和修复并完成切片处理，最后在HRP-IIA LOM 快速成型机上加工出产品模型。

本实验可使学生了解分层实体制造快速成型制造过程，了解分层实体制造快速成型制造工艺原理和特点。

二、实验设备
1．HRP-IIA LOM 快速成型机1台；
三、实验原理
采用激光器和加热辊，按照分层模型所获得的数据，用激光束将单面涂有热熔胶的纸片、塑料带、金属带或其他材料的箔带切割成欲制样品的内外轮廓，再通过加热使刚刚切好的一层和下面的已切割层粘结在一起。

这样通过逐层反复的切割、粘合，最终叠加成整
个原型。

分层实体制造工艺原理见下图5-1
图5-1LOM的工艺原理
四、实验步骤
1．认识HRP-IIA LOM快速成型机的典型结构, 熟悉机床各部分名称及功能.(数控系统、机械单元、激光器、冷却系统)；
2. 启动电源；
3. 打开基础开关，按下调试按钮，启动计算机；
4. 运行程序，打开强电，打开加热器，根据材料设置加热温度；
5. 调入准备好的*. Stl 文件，设置制造参数，并进行模拟制造；
6. 模拟无问题，选择制造菜单，开始制造过程；
7. 模型完成后，关闭加热器，关闭强电，关闭系统及机床电源；
8. 模型冷却后，从工作台拿下，并用专用工具去除废料。

五、实验结果及分析
1．根据所做原型件分析LOM成形工艺的优缺点。

实验六熔融沉积制造技术的应用
一、实验目的
通过使用专业三维造型软件构建产品模型，对产品模型进行检查和修复并完成切片处理，最后在Vantage xa FDM快速成型机上加工出产品模型。

本实验可使学生了解熔融沉积制造快速成型制造过程，了解熔融沉积制造快速成型制造工艺原理和特点。

二、实验设备
1．Vantage xa FDM 快速成型机1台；
三、实验原理
采用热熔喷头，使半流动状态的材料流体按模型分层数据控制的路径挤压出来，并在指定的位置沉积、凝固成型，这样逐层沉积、凝固后形成整个原型。

FDM的工艺原理见下图6-1：
图6-1FDM的工艺原理
四、实验步骤
1．认识FDM快速成型机的典型结构，熟悉机床组成各部分名称及功能。

2．数据准备
1）零件三维CAD造型，生成STL文件(使用Pro/E、UG、SolidWorks、AutoCAD等软件)；
2）选择成型方向并进行参数设置；
3）对STL文件进行分层处理，启动INSIGRT软件，按原型机要求设置相关硬件参数，打开需选择的STL文档进行分层、做支撑物、喷料路径等编辑操作，储存成*. cmb文档。

3．制造原型
1) 开启原型机，根据材料设置工作温度。

2) 装料及出料测试。

3) 启动软件，添加*. cmb文档，电脑自动将文档指令传输给机器。

输入起始层和结束层的层数。

单击“Start”，系统开始估算造型时间。

接着系统开始扫描成型原型。

4) 设备降温
原型制作完毕后，将系统关闭。

为使系统充分冷却，至少于30分钟后再关闭散热按钮和总开关按钮。

5) 零件保温
零件加工完毕，下降工作台，将原型留在成形室内，薄壁零件保温15~20分钟大型零件20～30分钟，过早取出零件会出现应力变形。

4．模型后处理
小心取出原型。

去除支撑，避免破坏零件。

成型后的工件需经超声清洗器清洗，融化支撑材料。

五、实验结果及分析
1．根据所做原型件分析FDM成形工艺的优缺点。

2．根据图6-2所给三维图，进形FDM成型工艺分析(定义成型方向，指出支撑材料添加区域，成型过程中零件精度易受影响的区域)。

图6-2FDM零件的三维视图。