摩托车外壳零部件的逆向CAD建模 毕业论文参考目录.doc

目录摘 要IAbstractII目 录III 第1章 绪论 1. 1引言12逆向工程的应用领域13逆向工程研究现状1. 4逆向工程发展趋势和关键技术第二章 逆向工程一般流程2. 1实体三维数据的获得扫描2. 2点云数据预处理 2.2.1点云数据的去噪与精简 2.2.2点云数据特征提取和分块 2. 3曲面重构2.3.1 NURBS曲线2.3.2 B-spline 曲面2.3.3曲线拟合2.3.4曲片面直接拟合2.3.5曲面评价方法与误差分析方法(可有可无，或可以并入第二章)第三章 Imageware逆向造型基础3. 1 Imageware简介3. 2 Imageware模块3. 3 Imageware造型流程第四章 xxxx的逆向建模实例（论文重点部分，需占论文主要篇幅）4. 1点云模型分析（建模策略分析，最好有建模总体思路和流程图）4.2曲线的构建4. 3大面的构造4. 4过渡曲面的构造4. 5曲面的倒角、修剪4.6 误差分析与模型质量分析第五章 总结参考文献致谢摘 要：随着计算机技术的迅速发展，计算机三维造型技术特别是逆向工程技术在制造业上已经得到了广泛的应用。本文详细介绍了逆向工程的含义、方法、发展等情况，对于反求工程的应用。从一个较高的层面全面的介绍反求工程，注重对概念及思想、理论的探索，而不是直接的方法论。从某种意义上讲，这应该是一篇介绍反求工程的文章，不论是对其意义还是对其方法都作了概述，指引读者向着更深的层次前进。同时又以摩托车外壳为例,运用UG和IMAGEWARE详细介绍了摩托车外壳的逆向工程步骤。关键词：逆向工程 技术 UG IMAGEWARAbstract: with the rapid development of computer technology, computer three-dimensional modeling technology, especially the reverse engineering technology has been widely applied in manufacturing industry. This paper introduces in detail the meaning, method, development status of reverse engineering, the application of reverse engineering. At a high level and comprehensive introduction to reverse engineering, focus on the exploration of the concept and thought, theory, rather than a direct methodology. In a sense, it is an article of reverse engineering this paper,whether on the significance of the method are outlined, directs the reader towards a deeper level forward. At the same time to motorcycle case as an example, the use of UG and IMAGEWARE in reverse engineering are introduced in detail the steps of motorcycle shell.Keywords: reverse engineering Technology UG IMAGEWAR1.1引言 逆向工程（Reverse Engineering，RE）是对产品设计过程的一种描述。在工程技术人员的一般概念中，产品设计过程是一个从无到有的过程：设计人员首先构思产品的外形、性能和大致的技术参数等，然后利用CAD技术建立产品的三维数字化模型，最终将这个模型转入制造流程，完成产品的整个设计制造周期。这样的产品设计过程我们可以称之为“正向设计”。逆向工程则是一个“从有到无”的过程。简单地说，逆向工程就是根据已经存在的产品模型，反向推出产品的设计数据（包括设计图纸或数字模型）的过程。一、逆向工程技术的应用领域： 随着计算机技术在制造领域的广泛应用，特别是数字化测量技术的迅猛发展，基于测量数据的产品造型技术成为逆向工程技术关注的主要对象。通过数字化测量设备（如坐标测量机、激光测量设备等）获取的物体表面的空间数据，需要经过逆向工程技术的处理才能获得产品的数字模型，进而输送到CAM系统完成产品的制造。因此，逆向工程技术可以认为是“将产品样件转化为CAD模型的相关数字化技术和几何模型重建技术”的总称。逆向技术已经成为新产品开发设计过程中各种先进技术不可缺的一部分，在新产品开发设计中居于核心的地位。广泛用于玩具、汽车、通信电器、模具等产品的开发设计与创新设计中，成为消化、吸收先进技术，实现新产品新产品开生产不可缺少的手段。同时结合CAD/CAM/CAPP/RP(快速成型)是当前产品设计研发的全新技术之一。涵盖的产业有：汽车摩托业、电子通讯业、玩具业、模具业、家电业、运动器材业、五金业等。制造的产品有汽车模具外覆盖件、手机外壳、耳机、玩具、文化用品等。2、 逆向工程技术研究现状：2.1 逆向工程技术国外研究的现状 早在20世纪80年代，日本名古屋工业研究所和美国UVP公司、美国3M公司提出了逆向工程技术(RE)并开始研制开发。一些重要的国际和国内学术会议都将逆向工程及相关技术作为一个重要学术议题。逆向工程技术是新产品开发和消化吸收先进技术的重要手段之一。因此，各国成立逆向工程技术系统研究中心，同时相应的设备制造公司也在各国建成，政府还发展和支持大规模的材料供应商和相应的专业软件公司，再加上从事这些项目众多的教育、科研机构和提供赞助的基金会以及大量快速成型设备的制造者。这就形成一个强大的集体。这对逆向工程技术发展、应用创造了很好的发展空间。 测量设备方面：日本、英国、德国等国家三坐标测量机和三维扫描仪应用广泛设备名称CYCLON2高速扫描仪ATOS 扫描仪PLX-30网点式扫描仪TALYSCAN150多传感扫描仪国家英国德国日本英国公司雷尼绍公司GOM公司罗兰公司泰勒霍普生公司特点精度可达0.02mm可以精细扫描可随意绕零件移动，灵活。可运用汽车灯外形造型高速，功能复合化高速，功能复合化 数据处理软件方面：逆向工程软件主要作用是接受测量设备数据。通过一系列的操作得到质量可靠的曲线和曲面。并通过标准数据格式将曲线和曲面数据传输给CAD/CAM软件，最终在软件中完成造型。软件名称CopyCADgeomagicImagewareCATIA V5RapidFrom公司名称DELCAMRaindropEDSDassaultINUS国家英国美国美国法国韩国应用行业航空航天业，汽车业，模具业，机械制造业等模具业，医疗器械业，制造业汽车摩托业，机械制造业，航空业航空航天业，制造业，船舶业汽车业，模具加工业，医疗业软件特点处理测量数据及数控曲面造型比较好，简单易操作具有丰富的数据处理手段，可以根据测量数据构造出多张连续曲面具有强大的测量数据处理、曲面造型能力和误差检测功能是集CAD/CAE/CAM为一体的软件，集成解决方案覆盖了所有产品的设计与制造领域处理测量、扫描数据的曲面，建模以及基于CT数据医疗建模，艺术品测量建模 另外在CAD/CAM软件开发上，开始集成逆向工程模块。如：UG中的piontcloud，pr-e软件中的pro/SCAN功能。2.2逆向工程技术国外研究的现状 我国对逆向工程的研究和国外比起来起步较晚，经费投入也较少，创新性的研究也很少。直到20世纪90年代中期。逆向工程才在我国得到了迅速的发展与推广。硬件公司企业天远三维科技有限公司德力星科公司地点北京宁波从事的内容三维扫描系统的开发、制造和技术服务。产品是三维扫描仪三坐标精密测量，三维激光扫描，逆向系统开发。制造技术服务和设备供应 数据处理软件方面：数据的处理研究主要集中早高等学校如清华大学、浙江大学、南京航空航天大学。现在没有开发出稳定化的商业软件。现在有国内逆向工程认识参与开发的逆向工程软件有Quickfrom。随着逆向工程快速发展，我国在数据处理、曲面片拟合、几何特征识别、商用专业软件和坐标测量机的研究开发上也有很大进步。我国在数据测量方面发展面向逆向工程的专用测量设备，能够高速、高精度的实现产品几何形状的三维数字化，并能进行自动测量和规划路径；在数据的预处理方面，针对不同种类的测量数据，开发研究一种通用的数据处理软件，完善改进目前的数据处理算法；能够控制曲面的光顺性和能够进行光滑拼接；在测量技术、模型重建技术、基于网络的协同设计和数字化制造技术等集成技术也日渐突破。三、逆向工程技术的发展趋势： 逆向工程的研究已经日益引人注目，在数据处理、曲面片拟合、几何特征识别、商用专业软件和坐标测量机的研究开发上已经取得了很大的成绩。但是在实际应用当中，整个过程仍需要大量的人机交互工作，操纵者的经验和素质直接影响着产品的质量，自动重建曲面的光顺性难以保证，下面一些关键技术将是逆向工程主要发展方面：1测量方面：发展面向逆向工程的专用测量设备，能够高速、高精度的实现产品几何外形的三维数字化，并能进行自动测量和规划路径；2数据的预处理方面：针对不同种类的测量数据，开发研究一种通用的数据处理软件，完善改进目前的数据处理算法；3面拟合：能够控制曲面的光顺性和能够进行光滑拼接；4系统集成技术：发展包括丈量技术、模型重建技术、基于网络的协同设计和数字化制造技术等的逆向工程技术。第2章 逆向工程一般流程2.1实体三维数据的获得扫描 在进行逆向工程时，三维扫描是最基本的一步。它是获得原始点云数据的最直接的方法，也是最理想的方法。原始点云数据是后面进行逆向处理的根本依据，因此三维扫描得到点云数据的好坏直接影响到逆向建模的成功与否。 三维扫描是集光、机、电和计算机技术于一体的高新技术，主要用于对物体空间外形和结构进行扫描，以获得物体表面的空间坐标。它的重要意义在于能够将实物的立体信息转换为计算机能直接处理的数字信号，为实物数字化提供了相当方便快捷的手段。 高速三维扫描及数字化系统在逆向工程中发挥着巨大作用。三维扫描技术能实现非接触测量，且具有速度快、精度高的优点。而且其测量结果能直接与多种软件接口，这使它在CAD、CAM、CIMS等技术应用日益普及的今天很受欢迎。在发达国家的制造业中，三维扫描仪作为一种快速的立体测量设备，因其测量速度快、精度高，非接触，使用方便等优点而得到越来越多的应用。用三维扫描仪对手板，样品、模型进行扫描，可以得到其立体尺寸数据，这些数据能直接与CAD/CAM软件接口，在CAD系统中可以对数据进行调整、修补、再送到加工中心或快速成型设备上制造，可以极大的缩短产品制造周期。 三维扫描设备是以三次元测量系统为主。基本上以接触式探针式和非接触式（激光、照相、X光等方式）两大类。在早期是以探针式为主，虽然价格较便宜，但速度较慢，而且以探针与物体接触会有盲点并且使软件物体容易变形，影响扫描精度。激光扫描速度快、精确度适当，并且可以扫描立体的物品获得大量点云数据，以利曲面重建。三维扫描技术从产生以来，到目前已经发展了很多扫描原理，一般来讲分为以下几种技术，见下图（图2.1）：图2.1三维扫描技术分类 从三维数据的采集方法上来看，非接触式的方法由于同时拥有速度和精度的特点，因而在逆向工程中应用最为广泛。2. 2数据预处理 通常扫描后得到的测量数据是由大量的三维坐标点所组成，根据扫描仪的性质、扫描参数和被测物体的大小，由几百点到几百万点不等，这些大量的三维数据点称为点云（Point Cloud）。 扫描得到的产品外形数据会不可避免的引入数据误差，尤其是尖锐边和边界附近的测量数据，测量数据中的坏点，可能使该点及其周围的曲面片偏离原曲面，所以要对原始点云数据应进行预处理，通常要经过以下步骤： 1去掉噪音点，常用的检查方法是将点云显示在图形终端上，或者生成曲线曲面，采用半交互半自动的光顺方法对点云数据进行检查调整； 2数据插补，对于一些扫描不到的区域，其数据只能通过数据插补的方法来补齐，这里要考虑两种曲面造型技术，基于点的样条曲面逆向造型和基于点的曲面拟合技术。 3数据平滑，数据平滑的目的是为了消除噪音点，得到精确的模型和良好的特征提取效果，采用平滑法处理方法，应力求保持待求参数所能提供的信息不变。 4数据光顺，光顺泛指光滑、顺眼，但由于精度的要求，不允许对测量的数据点施加过大的修改量来满足光顺的要求，另一方面由于实物边界曲面的多