逆向工程三维建模关键技术

1、浙力k卑 宁波理工学院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 号专业班级授课教师分 院完成日期*机电与能源工程分院年* 月*日绪论30.1什么是逆向工程312逆向工程的基本操作步骤 3.第一章点云摆正综合练习4.11目的和意义41.2点云数据摆正的原理及实现流程 41.3点云数据摆正综合练习及具体实现步骤 4第二章逆向建模特征线构建技术 152.1目的和意义152.2曲面对齐与拼接的原理及实现流程 .152.3曲面对齐与拼接综合练习及具体实现步骤 153.1目的和意义323.2曲线构建的原理及实现流程 .323.3曲线构建及具体实现步骤

2、324.1目的和意义364.2曲面重构的原理及实现流程 .364.3点云拼接综合练习及具体实现步骤 36第五章:点云数据修补综合练习 415.1目的和意义415.2曲面重构的原理及实现流程 .415.3点云拼接综合练习及具体实现步骤 .41第六章总结与反思49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CA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

3、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

4、。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： I.Comet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CA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

5、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1.12:作已创建的圆的法线，起点坐标（0,0,0），方向为Z轴，应用怂 Vector Length LineS3起克x o.ooaoY 0. 0000Z 0.0000方向KY 9 Z其它员Leaf th50.0X0应用/图1.23: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1.34:创建曲面法线。图1.45: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

6、们合成 一体，变成黄色。Line 2 flk-sy-QSFlan 电图1.5透释裳型 Mivi ftj口 切口| *s.Mi *hiai KBK 內冋毋M直地岁酩逢榻 勺22吗底匸漁衣卩卫阴*比 3簸0挝口出岂弋4声0洌ffl叵匠回则竈噩师SttSS SW* iE岀耒:Wft iliflNill卜厦連!腳I DDK过卷专嘿亞总厲3 r 7. -魄丽胡 lUilBKW!7* 5Eft 亍尬MMVf毗扫厘C ffi皿ICirdh：UmCT* 1/紀玉/才昭*$ F71 “Urri- Z宝 LMHf图1.8图1.77: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图1.8图1.88 创建

7、一个圆，中心坐标（0,0,0）,方向为X轴，应用。图 1.10图 1.10100 0000X0.0000I 0.0000Z0.0000方向* XTZ耳它负图 1.10图 1.10图1.99: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 1.1010:隐藏小女孩，出现截图的点云图 1.1111:右击点云，选择圈选点云，保留点云：外侧。圈选点云，应用点云列表选择所有J保持咼貝显不Q屏幕上的点之间曲线內选择屏幕上的点7调色板工具方式0点三角形网格保留点云内侧a外侧两端保皆原怡埶据应用迭择厚度辰谨点号生图 1.12Zgpg 迪视a於忘空空

8、咖蠱上M 4 了门212: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JUIE图 1.1313:删除截图点云数据以及圆图 1.1414:选择直线命令，沿着底部画一条直线图1.515:延伸命令，延伸画好的直线，为了更好地区别直线与点云4厂h图 1.1616:右击空白区域，选择镜像显示命令，镜像直线。图 1.1717: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觀j手础侦芹Z列裏遥程所自血 tj-OB1 i 1 j洛抽切蓊指走2点称功方向* TTE址员厢* ll.ODOO.；直制初悴* L |

9、1 怙电对損18:点击旋转对象，选择全部，旋转轴方向选取 次操作，实现直线与点云底部边缘对齐。Z轴，角度定为0.5度，通过多图 1.1919:按F2,查看点云，点云摆正完成图 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：将点云数据通过对齐合并命令实现成为一个有序的点云模型拼接：将瑕疵点云数据通过软件处理进行修补的过程2.2曲面对齐与拼接的原理及实现流程对齐的原理：通过选取同一个模型上两个不同部分上的近似点，通过软件识别并 重组。拼接的原理：将=不完整的模型通过软件命令进行修改与完善，形成一个完整的 模型对齐的实现流程：选择材料一手动注册（三点对齐）-全局对齐一合并

10、数据拼接的实现流程：选择材料破损孔的孔填充物体的局部平滑裁剪无法单孔 填充的2.3曲面对齐与拼接综合练习及具体实现步骤1:打开鼠标文件，点击图层编辑，新建图层bottom、top和outline。方便区分内容，可分别在不同的图层下进行编辑。button tffp outline舐回回回回- t亠 Sf图2.12:在outline的图层下，点击3D-B-样条，沿着鼠标中间的线画一条曲线，阶数 为4,应用。曲 Mat I .嘉 毎嘲F 点別表 郦 g保持狮 网” 4 应用图层编笹图层L 2 top outlinieL 1団同ElH 回回回回 回口图2.2X轴,图2.33:点击曲线投影到点云，选择点

11、云和曲线，投影：在方向范围内；方向: 点数量：50,应用。图2.4图2.#4:改变点显示，点尺寸调大一点，便于后续操作$ .离图2.#5:隐藏鼠标点云；点击镜像，选择刚生成的点云和镜像平面，平面选择X,勾选复制物件，应用。r (9图2.6图2.6图2.56:合并点云，将镜像得到的两个点云曲线合并成一体。删除原来的两个点云曲 线，保留生产的点云。图2.67 :将得到的点云按照最近点排序,图2.78点击均匀曲线，选择合并的点云，阶数取 4,跨度取14,起点终点固定，偏 差计算，应用。出现偏差计算对话框。按ctrl+M，关闭偏差计算。图2.8图2.#图2.#图2.9图 2.10图 2.#9:删除点云

12、，保留曲线图 2.#图 2.#图 2.#10:通过曲线上两点画直线飞葩I分 眾起点X -41.5133 Y47. 0653Z0.0000终点X 46.8873 Y46.7173Z0.0000应用图 2.1111:曲线截断，将曲线用点或者曲线来截断，并保留两端矗截葫芒戋图 2.1312:创建曲线约束，选择刚刚截断的两条线，进行曲线约束，约束点控制在两天 曲线的接触位置，应用。图 2.14图 2.#图 2.1313：工作图层选择bottom图层，将outline图层中的曲线隐藏，避免为后续的 操作带来干扰，按F1,在鼠标底部画一条直线，如下图。谭:iF：:耳1乞Kt囹层Mttwii tsp out

13、line L 1结窕 0E00过連器图 2.#14：将所话的直线投影到点云数据中，投影方向为Z轴，点数60个，应用应用图 2.16图 2.#15:隐藏点云，删除直线，按最近点排序点，应用图 2.#图 2.#图 2.#16:点击均匀曲线命令，选择曲线，应用图 2.18图 2.18图 2.1717:删除点云，保留曲线。如下图图 2.18图 2.18图 2.1818:在bottom图层下，将其他图层的曲线隐藏，点击 F7,将鼠标调整到如下位 置，点击直线命令，在靠近鼠标底部向上1cm的距离画一条直线，如下图。制直准用裁hiiHIlJiKD. 0000Y62.583513 4544變点工D. 0000

14、Y66. 1306Z1.6417图 2.1919:将直线投影到点云中，方向为X轴，应用。点云:列表选择所肓凰字母幣帛图3.1图3.#2:点击桥接UV曲线网格，分别选择 U V曲线，通过特征匹配，边界，应用图3.2图层图3.23:曲面显色操作，可得到如下图鼠标曲面图3.3图层图3.3图层(2) Geomagic曲面重构(1)点击精确曲面一编辑一编辑轮廓线，描出龙爪的特征线，点击确定。下图所示：图3.3曲至图共锚鸵瞬幕辑兀KU | 5biFt+a- ffit AH+甲呼 t#4.2m图4.3图4.43:选择全局注册命令，数据按原始数据来处理，点击应用，确定。完成点云如 下图：图4.5图4.64:点

15、击合并命令，不更改设置参数，点击确定。完成如下:图4.74:依次导入女神头像的其他点云片，通过重复如上操作，完成整个女神像的拼 接。最终拼接如下图：图4.8第五章：点云数据修补综合练习5.1目的和意义点云修补是通过软件操作对获取的有残缺的点云进行有效地修补，实现整体的优化，因此点云修补是逆向工程的重要基础。5.2曲面重构的原理及实现流程原理：修补工具对残缺的点云进行修补处理。实现流程：点云导入一填充单个孔命令一磨平操作一裁剪操作一填充单个孔命令 5.3点云拼接综合练习及具体实现步骤1:打开龙爪文件，如下图：图5.12:点击填充单个孔命令，选择曲率方式填充，然后选择各个缺口，缺口变成红 色表示填

16、充完成，如下图。图5.2图5.33:完成各个部分的填充后，点击 ESC退出，得到完整的点云数据，如下图:t $ 11燮A鼻広显示第充1曲（何沽/Uk /X 虬4*r rtn i*StF回 deftrt,我F占 |1 -图5.4图5.54:旋转爪子，发现底部不平，需要对底部进行磨平操作。点击右侧椭圆选择工 具，选择爪子底部区域，然后点击去除特征命令，完成地面的自动磨平操作，如辛环13”瓯13苓A邃择工旦定制阿下图:当前三 ftH?： 13S.5J8 斯谨的三厨旳：图5.6图5.76:由于爪子上面部分不平，需要对爪子进行裁剪操作，选择裁剪命令，以三点 创建一个平面，并将平面移到爪子上面部分，点击确定，完成裁剪。得到如下图图5.8图5.97:选择填充命令，选择缺口边缘，即可填充上步裁剪得到的缺口，完成如下图:图 5.10图 5.11rtWZffl：- 1Sffl孙图 5.12A血去吧搭农囁 m nw生 we m Awv 112岂用三祕円顷妙 瞬腳三林mI些t IW常灵I：标;I *11 止Hi*右It I1*J| I