逆向工程三维建模关键技术

宁波理工学院逆向工程和快速原型技术(综合技能培训和评估)逆向工程三维建模的关键技术综合创新训练姓氏* * * * * * *学校号码* * * * * * * *专业班级机制* * * *教师* * * * * * * * * *机械、电气和能源工程分支完工日期为* * * * * * * * * *导言10.1什么是逆向工程11.2逆向工程的基本操作步骤1第一章分云拉直综合练习21.1目的和意义21.2点云数据对齐的原理和实现过程21.3点云数据对齐的综合练习和具体实施步骤2第二章逆向建模特征线构建技术132.1目的和意义132.2表面对准和拼接的原理及实施过程132.3表面对准和拼接的综合实践及具体实施步骤133.1目的和意义303.2曲线构建的原理和实施流程303.3曲线构建和具体实施步骤304.1目的和意义344.2表面重建的原理和实施过程344.3点云镶嵌综合练习和具体实施步骤34第5章：点云数据修补综合练习395.1目的和意义395.2表面重建的原理和实施过程395.3点云镶嵌综合练习和具体实施步骤39第六章总结与反思47介绍0.1什么是逆向工程逆向工程技术不同于传统的产品正向设计方法。逆向工程是重建现有产品零件或原型的计算机辅助设计模型的过程，即利用三维数字测量设备准确、快速地测量真实物体表面的三维坐标点，并根据这些坐标点通过三维几何建模方法重建真实物体的计算机辅助设计模型。它属于产品导向型。逆向工程不是产品原型的简单复制，而是消化、吸收、进一步改进和提升产品原型的重要技术手段。这是产品快速创新和发展的重要途径。通过逆向工程掌握产品的设计思想属于功能导向。1.2逆向工程的基本操作步骤第一章是点云对齐的综合练习(以一个小女孩为例)1.1目的和意义逆向工程技术不同于传统的产品正向设计方法。逆向工程技术的第一步是点云获取。通常，用测量设备对零件表面进行取样。数据采集是逆向工程软件建模的基础。采集数据的点云将直接影响后续曲面重建的质量。点云采集大致分为三种主流方法：1.接触测量法：数据采集采用三坐标测量机进行。通过接触，信号被传送到专用软件，主要是桥式、关节臂式、龙门式、悬臂式等。2.非接触测量法：数据采集采用光学测量技术，主要包括激光扫描法、白光栅编码法、相位剖面法、彩色激光扫描法、阴影莫尔法等。通用系统：1。彗星测量系统2。ATOS测量系统3.手持3D数字扫描和测量系统。3.故障数据测量方法，常用的有：1。CT测量方法2。磁共振成像测量方法3。超声波测量方法4。断层扫描方法等。由于逆向工程的特殊性，采集的数据不一定面向理想的方向，这将增加后续重构和CAD编辑的难度。因此，在收集了点云数据后，有必要立即将其整理出来。1.2点云数据校正的原理和实现过程获取物理点云数据将点云数据导入IW 通过参考约束创建与底面重合的约束进行y对齐微调以提高精度1.3点云数据对齐的综合练习和具体实施步骤点云数据对齐由Imageware R13.2完成1.打开文件并单击命令创建一个圆。中心坐标(0，0，0)沿Z轴定向。申请。图1.12:使c正常6:根据特征点击定位工具，逐步选择，在第一种配对方式中选择点云，选择配对的两条线，点击添加；选择要配对的平面，选择要配对的两侧，然后单击“应用”。图1.77:右击小女孩，选择取消分组。所有先前添加的线和面都将被删除。图1.88:用中心坐标(0，0，0)和X轴方向创建一个圆，应用。图1.99:右击小女孩，选择交互式点云截图命令。方法：三角形网格，选择屏幕上的直线(首先选择一点CTRL和另一点)，应用。图1.1010:隐藏的小女孩，用截图点云。图1.1111:在点云上单击鼠标右键，选择“圆”以选择点云，并将点云保持在外部。圈出点云并应用它。图1.1212.最佳定位：正确选择移动对象、源对象和目标对象。位置选择：最佳可能；定位模式：Z轴约束，应用。图1.1313:删除截图点云数据和圆圈。图1.1414:选择直线命令并沿着底部画一条直线。图1.515:扩展命令，扩展绘制的直线，以便更好地区分直线和点云。图1.1616:右键单击空白区域并选择镜像显示命令来镜像直线。图1.1717:点击置换工具，选择全部，沿X方向移动距离1，通过多次移动将点云调整到下图。图1.1818:单击旋转对象，选择全部，选择旋转轴方向的Z轴，并将角度设置为0.5度。通过多次操作，可以实现直线与点云底边的对齐。图1.1919:按F2键查看点云，点云对齐完成。图1.20第二章逆向建模特征线构建技术(以鼠标为例)2.1目的和意义对齐：通过对齐和合并命令将点云数据实现为有序的点云模型拼接：通过软件处理修补缺陷点云数据的过程2.2表面对准和拼接的原理及实施过程对齐原则：通过在同一模型的两个不同部分选择近似点，由软件识别和重组。拼接原则：通过软件命令对不完整模型进行修改和完善，形成完整的模型校准的实施流程：材料选择手动注册(三点校准)全局校准数据整合拼接过程如下：材料选择破损孔洞的补孔物体的局部光顺切掉单个孔洞中无法填充的部分2.3表面对齐和拼接综合练习和具体实施步骤1:打开鼠标文件，单击图层编辑，创建新的底部、顶部和轮廓图层。它便于区分内容，并且可以在不同的层下编辑。图2.1在轮廓图层下，单击3D-B样条线，沿鼠标中间的直线绘制一条曲线，顺序为4。申请。图2.23.单击要投影到点云的曲线，选择点云和曲线，并投影：在方向范围内；方向：X轴，点数：50，应用。图2.34:改变点显示，增加点的大小，便于后续操作。图2.45.隐藏鼠标点云；单击“镜像”，选择新生成的点云和镜像平面，为平面选择“X”，检查复制对象，然后应用。图2.56:合并点云，将镜像得到的两条点云曲线合并为一个整体。删除原始两点云曲线，保留生成的点云。图2.67:根据最近点对获得的点云进行排序，图2.78:单击均匀曲线并选择合并的点云。顺序为4，跨度为14，起点和终点是固定的，计算并应用偏差。出现“偏差计算”对话框。按ctrl+M关闭偏差计算。图2.8图2.99:删除点云并保留曲线。图2.1010:通过曲线上的两点画一条直线。图2.1111:曲线截断，用点或曲线截断曲线并保持两端。图2.1212:创建曲线约束，选择刚刚被截断的两条线，并执行曲线约束。在两天曲线的接触位置控制约束点，并应用。图2.1313:选择底层图2.1616:单击“均匀曲线”命令，选择曲线，然后应用。图2.1717:删除点云并保留曲线。下图。图2.1818:在底层下，隐藏其他层的曲线，点击F7，将鼠标调整到如下位置，点击直线命令，从鼠标底部向上画一条1cm的直线，如下图所示。图2.1919:直线到点云的投影，方向是X轴，应用。图2.2020:隐藏鼠标并单击镜像命令，以X轴为镜像平面镜像获得的点云曲线，并保留复制的对象。图2.2121:合并点云图2.2222:按最近的点对点云进行排序。图2.2323:单击均匀曲线命令，将跨度调整为14，检查闭合曲线，然后应用。图2.2424:删除点云并保持曲线。图2.2525:显示所有曲线以获得鼠标的轮廓曲线。获得下图：图2.2626:延伸曲线。通过延伸命令延伸每条曲线的端点，以方便后续曲线的相交。图2.2727:相交曲线：通过“相交曲线”命令将所有曲线连接在一起。图2.2828:截断曲线：通过截断曲线的命令，使用点来截断，选择要截断的曲线并保持两端。图2.2929:删除冗余曲线：图2.3015:重复上述操作以获得完整的连接图：图2.3116:在每个交叉点创建曲线约束。图2.32第三章逆向建模曲面构建技术3.1目的和意义曲线施工技术是逆向工程中的一个重要环节。作为IW的一个重要参数，曲线构建的准确性直接影响到项目与目标的相似性，因此非常重要。3.2曲线构建的原理和实施过程原理：通过点云数据的特征，做出相似的曲线来表达其特征实现过程：点云数据选择样条曲线绘制曲线校正曲线约束3.3曲线构建及具体实施步骤(1)图像件表面重建1:(继续上面第2章的操作)点击直纹面命令，分别选择曲线和路径曲线。曲线是上面的两条，路径曲线是下面的两条。定位方法是路径曲线定位和应用。图3.12:单击以桥接紫外线曲线网格，并分别选择紫外线曲线和紫外线曲线。通过特征匹配、边界和应用。图3.23.下图所示的鼠标表面可以通过表面颜色渲染获得。图3.3(2)地理信息表面重建(1)点击精确曲面编辑编辑轮廓线绘制龙爪特征线，点击确定。下图显示：图6.1(1)单击命令构建补丁应用确认，如图6.2所示。图6.2(2)点击命令构建网格应用确认，如图6.3所示。图6.3(3)点击拟合曲面应用确认命令，龙爪曲面结构完成，如图6.4所示。图6.4第四章：点云镶嵌综合练习4.1目的和意义曲面重构是逆向工程的关键技术。重构曲面的质量极大地影响了工程的精度，因此曲面重构是逆向工程的重要基础。4.2曲面重构的原理和实现过程原理：早期建造的曲线形成曲面。实现过程：曲线导入曲面约束与拟合着色曲面方向改变4.3点云拼接综合实践及具体实施步骤1.导入两点云并拼接两点云：图4.12:选择对齐手动注册，选择N点注册模式，固定1，浮动2。然后在两个云块上选择相同的点，并尽可能分散这些点。然后单击确定，如下图所示图4.2图4.3图4.43:选择全局注册命令。数据将根据原始数据进行处理。单击应用确认。完成点云如下：图4.5图4.64:单击合并命令，不要更改设置参数，然后单击确定。完成以下内容：图4.74.依次导入女神头像的其他云点，通过重复上述操作完成整个女神头像的拼接。最终拼接如下：图4.8第五章：坡的综合实践点云修复是通过软件操作对获取的不完整点云进行有效修复，实现整体优化。因此，点云修复是逆向工程的重要基础。5.2曲面重构的原理和实现过程原理：修复工具修复不完整的点云。实施过程：点云导入填充单孔命令磨削操作切割操作填充单孔命令5.3点云拼接综合实践及具体实施步骤1.打开龙爪文件，如下图所示：图5.12:单击命令填充单个孔，选择要填充的曲率方法，然后选择每个间隙。间隙变为红色，表示填充完成，如下图所示。图5.2图5.33.完成每个零件的填充后，