逆向工程毕业设计

毕业设计说明书课落款称系（部）数控工程系专业数控技术

摘要本文研究了逆向工程的关键技术，并应用于复杂曲面的模型重建。逆向工程的关键技术包括：数据获取、数据处置和模型重建。通过对数据处置方式进行研究，取得数据处置的一样流程。依照复杂曲面的特点，采纳逆向工程方式完成模型重建工作。采纳北京三维天下激光扫描仪高效率、高精度地完成复杂曲面的数据获取工作。应用GeomagicStudio12软件完成曲面的数据处置工作，取得完整、准确的数据以方便后续模型重建工作的进行。运用UG软件中小平面特点和从头造型的方式，重复利用软件优势，完成曲面模型的重构工作。研究说明，采纳逆向工程的方式完成曲面模型，能够取得较高的模型质量，提高效率，是一种行之有效的方式，具有重要的实际意义和较高的应用价值。关键词:三维扫描；电云处置；逆向建模;关键词:三维扫描；电云处置；逆向建模;目录TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"第一章绪论4引言4课题提出的背景及意义4\o"CurrentDocument"研究内容6\o"CurrentDocument"第二章逆向工程软硬件设备7\o"CurrentDocument"扫描设备7\o"CurrentDocument"点云数据处置软件8\o"CurrentDocument"曲面处置软件8\o"CurrentDocument"实体建模软件10\o"CurrentDocument"实体三维数据的扫描12点云处置12实体建模14后续加工处置14第三章成立风扇叶片数模的具体步骤16风扇叶片逆向开发的流程16\o"CurrentDocument"模型分析16\o"CurrentDocument"扫描17标定摄像头19扫描操作23点云数据处置23\o"CurrentDocument"结论26\o"CurrentDocument"参考文献31\o"CurrentDocument"致谢33第一章绪论反求工程ReverseEngineering是依照现有的实物模型的测量数据演绎出的设计概念和CAD模型，其目的确实是消化吸收改良国内外先进技术，快速赶上或超过市级先进生产技术水平、博得市场竞争。作为最近几年来迅速进展的快速设计制造的重要分支，可大大缩短产品制造周期，因此在制造领域取得了普遍的应用。1.2.1逆向工程在国内外研究状况美国在其国内成立了集测量、设计、快速成型、数控加工于一体的逆向工程中心，在德国、英国、法国、日本、韩国、台湾等许多国家和地域已有商品化的逆向工程设备和系统软件接踵投入利用，有效地提高了企业的竞争力，增进了生产的进展，反求工程在国外已取得了长足的进步。中国是制造大国，制造业活着界上排第四，但咱们的制造水平还比较掉队，大多数产品都还用提供的技术。随着我国工业的不断进步中，吸收国外先进产品技术并进行改良是重要的产品设计手腕。逆向工程技术为产品的引进设计提供了方便的工具，在已有产品基础上设计新产品，缩短开发周期，能够使企业适应小批量的生产要求，从而使企业在猛烈的市场竞争中处于有力的地位。在国内反求工程还处于一个低级时期。在我国东西部的逆向工程的水平不一样，在东部沿海大多数设计开始利用逆向设计而西部大体还处于原始的正向设计时期，因其中国的反求水平仍是一个掉队的时期，逆向设计还有专门大的进展空间。逆向工程的原理是一个“从有到无”的进程，依照已经存在的产品模型，通过各

类测量手腕及三维几何建模方式，将原有实物转化为运算机上的三维数字模型，反向推出产品的设计数据进程。逆向工程是由高速三维激光扫描仪对已有的样品或模型进行准确、高速的扫描，的到其三维数据轮廓数据，配合逆向软件进行曲面重构，并对重构的曲面进行在线精度分析、评判构造成效，最终生成IGES或STL数据，据此就能够进行快速成型或CNC数控加工。在瞬息万变的产品市场中，可否快速地生产出合乎市场要求的产品就成为企业成败的关键。由于各类缘故咱们都会碰到只有一个实物样品或手工模型，没有图纸或CAD数据档案，无法取得准确的尺寸，这就为咱们在后续的工作中采纳先进的设计手腕和先进的制造技术带来了专门大的障碍，制造模具也就更为繁杂。可是逆向工程技术专门好的解决了这一问题。传统的复制方式时刻长而成效不佳，已渐渐为新型的数字化的逆向工程系统所取代。逆向工程系统就专门为制造业提供了一个全新、高效的三维制造线路。并给出了一体化的解决方案：从样品一数据一产品。从样品直接反求出CAD数据，然后用快速成型或CNC数控直接加工出产品，因此逆向工程具有快速，高效等特点。逆向工程的流程有以下几步组成，IXTtttI目三W扫宣咨三豆也控扫玲St血口IXTtttI目三W扫宣咨三豆也控扫玲St血口magi。Studin'ISTLt件:tJeomagtfDesign'X.匚一，:’；%『ewe虐HOPEPro!■IGStfli逆向工程已成为联系新产品开发进程中各类先进技术的纽带，并成为消化、吸收先进技术。实现新产品快速开发的重要技术手腕。其要紧应用领域如下：一、对产品外形美学有专门要求的领域，由于设计师适应于依托3D实物模型对产品设计进行评估，因此产品几何外形通常不是应用CAD软件直接设计的，而是第一制作全尺寸的木质或粘土模型或比例模型，然后利用逆向工程技术重建产品数字化模型。2、当设计需要实验才能定型的工件模型时，通常采纳逆向工程的方式。例如航天航空、汽车等领域，为了知足产品对空气动力学等的要求，需进行风洞等实验成立符合要求的产品模型。此类产品一般是由复杂的自由曲面拼接而成的，最终借助逆向工程，转换为产品的三维CAD模型及其模具。3、在模具行业，常需通过反复修改原始设计的模具型面。这将实物通过数据测量与处置产生与实际相符的产品数字化模型，对模型修改后再进行加工，将显著提高生产效率。因此，逆向工程在改型设计方面可发挥正向设计不可替代的作用。4、逆向工程也普遍用于修复破损的文物、艺术品、或缺乏供给的损坏零件等。五、借助于工业CT技术，逆向工程不仅能够产生物体的外部形状，而且能够快速发现、定位物体的内部缺点。1.2.4课题的目的及意义采纳三维光学测量系统对叶片进行反求，成立风扇叶片的三维模型，并转化为二维生产图，以解决风扇叶片难以精准测量的问题，此方式有效地解决了风扇叶片难以精准测量的问题。通过毕业设计熟悉逆向工程，在以后的设计中考虑逆向工程，因为它缩短了开发周期，降低了产品开发本钱。若是将逆向工程与已有的运算机辅助设计（cad），运算机辅助制造（cam）等技术有机的结合在一路，将有效地提高产品设计与制造的水平。对设计人员来讲，将传统的设计方式与逆向工程相结合，提高设计人员的整体水平；对国家而言，具有缩小进展中国家与发达国家之间的差距具有重要意义。研究内容熟悉风扇的结构，了解三维测量仪器的操作，拼接技术的研究，总结扫描技术。了解风扇（一类的）点云的处置方式，通过风扇叶片的扫描明白反求工程的可能扫描过程。学习IMAGEWARE和geomagic软件。通过原物的扫描后，取得其形状，依照需要改变其形状参数，逆向设计后再进行正向设计。介绍完题目的背景和意义，和逆向的大体原理和流程，下面介绍逆向工程的软硬件设备。第二章逆向工程软硬件设备在这章重点介绍这次毕业设计所需要的软硬件设备，主若是扫描设备，点云处置软件，曲面处置软件，实体建模软件，后续加工的设备。扫描设备在进行逆向工程时，三维扫描是最大体的一步。它是取得原始点云数据的最直接的方式，也是最理想的方式。原始点云数据是后面进行逆向处置的全然依据，因此三维扫描取得点云数据的好坏直接阻碍到逆向建模的成功与否。扫描设备依照其测量方式可分两类：1接触式测量：依照测头的不同。可分为触发式和持续式。应用最为普遍的三坐标测量机是20世纪60年代进展起来的新型高效周密测量仪器，是有很强柔性的大型测量设备。2非接触式测量：依照原理的不同，可分为三角形法、结构光法、运算机视觉法、激光干与法、激光衍射法、CT测量法、MRI测量法、超声波法和层析法等。从三维数据的搜集方式上来看，非接触式的方式由于同时拥有速度和精度的特点，因此在逆向工程中应用最为普遍。这次的风扇叶片测量也是用非接触式测量的三维光学测量仪。如图2-1图2-1三维光学扫描仪点云数据处置软件Geomagic和Imageware都能够处置点云。Geomagic能更好地进行点云进行拼接，点云数据的精简，若是用Imageware处置点云，那么会耗内存过量，显示延迟，不存在拼接模块等缺点，因此利用Geomagic进行点云的处置。Geomagic（美国RainDrop公司的）逆向工程软件，具有丰硕的数据处置手腕，可以依照测量数据快速构造出多张持续的曲面模型。GeomagicStudio可依照任何实物零部件自动生成准确的数字模型。作为全世界首选的自动化逆向工程软件，GeomagicStudio还为新兴应用提供了理想的选择，如定制设备大量量生产、即定即造的生产模式和原始零部件的自动重造。只有GeomagicStudio具有下述所有特点:确保十全十美的多边形和NURBS模型处置复杂形状或自由曲面形状时，生产率比传统CAD软件提高十倍自动化特点和简化的工作流程可缩短培训时刻，并利用户能够免于执行单调乏味、劳动强度大的任务可与所有要紧的三维扫描设备和CAD/CAM软件进行集成能够作为一个独立的应用程序运用于快速制造，或作为对CAD软件的补充。曲面处置软件Geomagic和Imageware都能够处置曲面°Imageware能更好进行曲面拟合，误差的分析，若是Geomagic处置曲面，那么会显示出曲面的精度不高和处置时刻太长等缺点。Imageware作为UGNX中提供的逆向工程造型软件。具有壮大的测量数据处置、曲面造型、误差检测功能。能够处置几万至几百万的点云数据。依照这些点云数据构造的A级曲面（CLASSA）具有良好的品质和曲面持续性。Imageware的模型检测功能能够方便、直观地显示所构造曲面模型与实际测量数据之间的误差和平面度、真圆度等几何公差。自由形状产品设计、快速曲面、高质量曲面、逆向工程、运算机辅助校验、多边形建模、快速原型等，使客户能够在很短的时刻内精准地设计成立和全面查验高质量的自由形状产品。大体模块ImagewareSurfacing是一个功能壮大的、直观的曲面创建工具,能够直接创建由测量点、曲线、曲面形成的自由曲面。柔性设计环境支持Bezier和NURBS曲面。动态曲面修改工具能够交互检测和变更设计，实时表现设计的含义和美感。成立工具提供从快速到高质量曲面的任意形状的功能，包括汽车ClassA需要的高精准和滑腻的曲面。有效的持续和约束治理工具使曲面到曲面连接的曲率持续。实时诊断提供全面的质量分析工具，这些工具是辨别表面曲率的仪器，加亮显示检测到的曲面瑕疵、偏离和不完整。Imageware数字查验工具包括加工性检查、分离线和曲面间隙，能够在数据提供给后续进程之前辨别出设计缺点。第2个大体模块ImagewareInspection是一个通用和容易利用的3D测量系统，用于比较物理零件和相应的理想CAD模型。偏离检查用图形和文字报告方式表现结果，报告能够用PDF格式在企业web网页上共享。另外，还提供工具处置光学检测点和离散的CMM测量数据。点处置利用户能够清除、采样、过滤、归并、交叉截面、偏置、投影点集、提取点和计算临界特点及边的尺寸。这在目前通过光学扫描仪搜集的数百万点数据的处置时超级有效。曲线创建功能：判定和决定生成哪一种类型的曲线。曲线能够是精准通过点云的、也能够是很光顺的（捕捉点云代表的曲线要紧形状）、或介于二者之间。创建曲线。依照需要创建曲线，能够改变操纵点的数量来调整曲线。操纵点增多那么形状吻合度好，操纵点减少那么曲线较为光顺。诊断和修改曲线。能够通过曲线的曲率来判定曲线的光顺性，能够检查曲线与点云的吻合性，还能够改变曲线与其他曲线的持续性（连接、相切、曲率持续）。Imageware12软件提供很多工具来调整和修改曲线。曲面创建功能：决定生成那种曲面。同曲线一样，能够考虑生成更准确的曲面、更光顺的曲面，或二者兼顾。依照产品设计需要来决定。创建曲面。创建曲面的方式很多，能够用点云直接生成曲面(Fitfreeform),能够用曲线通过蒙皮、扫掠、四个边界限等方式生成曲面，也能够结合点云和曲线的信息来创建曲面。还能够通过其他例如圆角等生成曲面。诊断和修改曲面。比较曲面与点云的吻合程度，检查曲面的光顺性及与其他曲面的持续性，同时能够进行修改，例如能够让曲面与点云对齐，能够调整曲面的操纵点让曲面更光顺，或对曲面进行重构等处置。实体建模软件实体建模软件UG和Pro/ENGINEER一样的优秀，这次毕业设计中要紧用UG进行模型的修改和产生风扇的二维图，用AUTOCAD对二维图进行修改。UG是美国EDS公司(现已经被西门子公司收购)的集CAD/CAM/CAE功能于一体的软件集成系统。UGCAD:曲线的成立、曲线的操作与编辑、三维实体建模与编辑、草图的成立及约束治理、表达式、工程图的成立、工程图的编辑与注释、组件装配、组件爆炸视图、组件克隆及明细表、自由形状特点的成立与编辑等。UG的运算机辅助制造(CAM)模块包括数控铣加工编程、车加工编程、电火花线切割编程，UG—CAE主若是对模型的分析。UG是目前市场上功能最极致的产品设计工具。它不但拥有现今CAD/CAM软件中功能最壮大的Parasolid实体建模核心技术，更提供高效能的曲面建构能力，能够完成最复杂的造型设计。UG提供工业标准之人机接口，不但易学易用，更有无穷次数的undo功能、方便好用的弹出窗口指令、快速图像操作说明、自定操作功能指令及中文化操作接口等特色，而且拥有一个强固的档案转换工具，能转换各类不同CAD应用软件的图文件，以重复利用原有资料。Unigraphics(UG)是一套复杂产品设计制造的最正确系统，从概念设计到生产产品，UG普遍的军用在汽汽车业、航天业、模具加工及设计业、医疗器材产业等等，最近几年来更将触角深及消费性市场产业中最复杂的领域一工业设计。运用其功能壮大的复合式建模工具，设计者可依工作的需求选择最适合的建模方式；关联性的单一数据库，使大量零件的处置加倍稳固。除此之外，组建功能、2D出图功能、模具加工功能及与PDM之间的紧密结合，使得UG在工业界成为一套无可匹敌的高阶CAD/CAM系统。Pro-e:1985年，PTC公司成立于美国波士顿，开始参数化建模软件的研究。1988年，V1.0的Pro/ENGINEER诞生了。通过10余年的进展，Pro/ENGINEER已经成为三维建模软件的领头羊。目前已经发布了Pro/ENGINEER2000i2。PTC的系列软件包括了在工业设计和机械设计等方面的多项功能，还包括对大型装配体的治理、功能仿真、制造、产品数据治理等等。Pro/ENGINEER还提供了目前所能达到的最全面、集成最紧密的产品开发环境。下面就Pro/ENGINEER的特点及要紧模块进行简单的介绍。全相关性：Pro/ENGINEER的所有模块都是全相关的。这就意味着在产品开发进程中某一处进行的修改，能够扩展到整个设计中，同时自动更新所有的工程文档，包括装配体、设计图纸，和制造数据。全相关性鼓舞在开发周期的任一点进行修改，却没有何损失，并使并行工程成为可能，因此能够使开发后期的一些功能提早发挥其作用。基于特点的参数化造型：Pro/ENGINEER利用用户熟悉的特点作为产品几何模型的构造要素。这些特点是一些一般的机械对象，而且能够按预先设置很容易的进行修改。例如：设计特点有弧、圆角、倒角等等，它们对工程人员来讲是很熟悉的，因此易于使用。装配、加工、制造和其它学科都利用这些领域独特的特点。通过给这些特点设置参数（不但包括几何尺寸，还包括非几何属性），然后修改参数很容易的进行多次设计叠代，实现产品开发。数据治理：加速投放市场，需要在较短的时刻内开发更多的产品。为了实现这种效率，必需许诺多个学科的工程师同时对同一产品进行开发。数据治理模块的开发研制，正是专门用于治理并行工程中同时进行的各项工作，由于利用了Pro/ENGINEER独特的全相关性功能，因此使之成为可能。装配治理：Pro/ENGINEER的大体结构能够使你利用一些直观的命令，例如“啮合”、“插入”、“对齐”等很容易的把零件装配起来，同时维持设计用意。高级的功能支持大型复杂装配体的构造和治理，这些装配体中零件的数量不受限制。易于利用：菜单以直观的方式联级显现，提供了逻辑选项和预先选取的最一般选项，同时还提供了简短的菜单描述和完整的在线帮忙，这种形式使得容易学习和利用。依照全面的分析决定利用3个软件，geomagic要紧用于点云的处置，UG要紧用于三维实体的修改，CAXA要紧用于二维图的生成。选完软硬件设备后，介绍逆向工程的一样进程。实体三维数据的扫描在进行逆向工程时，三维扫描是最大体的一步。它是取得原始点云数据的最直接的方式，也是最理想的方式。原始点云数据是后面进行逆向处置的全然依据，因此三维扫描取得点云数据的好坏直接阻碍到逆向建模的成功与否。三维扫描是集光、机、电和运算机技术于一体的高新技术，要紧用于对物体空间外形和结构进行扫描，以取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运算性能直接处置的数字信号，为实物数字化提供了相当方便快捷的手腕。高速三维扫描及数字化系统在逆向工程中发挥着庞大作用。三维扫描技术能实现非接触测量，且具有速度快、精度高的优势。而且其测量结果能直接与多种软件接口，这使它在CAD、CAM、CIMS等技术应用日趋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，利用方便等优势而取得愈来愈多的应用。用三维扫描仪对手板，样品、模型进行扫描，能够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系统中能够对数据进行调整、修补、再送到加工中心或快速成型设备上制造，能够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。大体上以接触式〈探针式〉和非接触式（激光、照相、X光等方式）两大类。在初期是以探针式为主，尽管价钱较廉价，但速度较慢，而且以探针与物体接触会有盲点而且使软件物体容易变形，阻碍扫描精度。三维光学扫描速度快、精准度适当，而且能够扫描立体的物品取得大量点云数据，以利曲面重建。2.6点云处置通常扫描后取得的测量数据是由大量的三维坐标点所组成，依照扫描仪的性质、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测量数据处置在反求工程CAD建模进程中占有重腹地位.是关键技术之一；由三坐标测量机或激光扫描仪所测得的数据点之间，通常没有相应的显示拓扑关系。只是一大群空间散乱点。扫描取得的产品外形数据会不可幸免的引入数据误差，尤其是尖锐边和边界周围的测量数据，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，因此要对原始点云数据应进行预处置，在进行CAD模型重建之前.需要对其进行预处置。数据预处置包括：多视拼合、噪声处置、精减数据点云、数据点云分割与重组、特点抽取、对点云数据的排序矢量化。一、多视拼合：用于将多次测量取得数据融合到统一坐标系中，即进行坐标归一化处置。二、排除噪声：由于实际测量中受到各类人为和随机因素的阻碍，使得测量结果包含噪声，有必要对测量的点云进行滑腻滤波，通常采纳高斯、平均或中值滤波，提高点云的光顺程度。3、精减点云：测量中的高密度点云，由于存在大量的冗余数据，会阻碍后期建模的滑腻度，并阻碍加工质量。不同类型的点云可用不同的精减方式：对散乱点云可用随机采样法；对扫描线点云和多边形点云可用等间距缩减、倍率缩减、等量缩减、弦误差等方式；对网格化点云可用等散布密度和最小区域法。4、点云的排序：将原始测量点云按必然规那么排序，使之在存储方向上具有方向性；多边形的点云通过排序后，可按排序方向判定轮廓的内外关系。本文中，一样要对各个“新云”进行排序操作，如此成立出来的曲面才有可能光顺。五、点云的分割：点云数据分割是对测量数据依照必然原那么划分为特点单一、互不重叠的区域，使每一块点云都能用一个数学函数来描述，是反求工程CAD建模的关键。通常可用数学捕述的曲面类型有：解析曲面f平面、圆锥面、圆柱面、球面等）和自由曲面两种。对自由曲面分块的原那么要求是：区域内的点云曲率没有突变，或是曲率虽有变化，可是沿某一方向上的转变情形一致。点云数据分割的关键是找到块的边界，分块时应注意块的数量要尽可能较少，以减少曲面拼接带来的困难。五、特点抽取：对分块后的点云数据，构造出能表现曲面形状的空间曲线.依照曲率转变，寻觅点云中的边界、尖角、棱边、孔等突变特点.再投影到点云，求出给定空间范围内的数据点，选取必然方式f插值或拟合）成立边界限、特点线、截面线，依照这些已成立的大量曲线成立曲面的特点网格模型，形成模型框架。2.7实体建模最近几年来，运用AutoCAD软件进行二维图形的设绘已经取得专门大的普及。可是二维平面图不能完整和准确地表现出设计者的设计思想，而且，二维图纸无法对设计对象进行后续的结构有限元分析、运动分析、公差分析、和数控加工代码的生成，而这些分析往往是必不可少的，只有三维实体造型才能知足这些要求。愈来愈多的三维设计软件如MDT,SolidWorks、Pro-E、UG等，都取得了普遍的应用。进行实体造型，两方面的良好结合才能构造精准的实体模型。（1）基于曲面的实体造型：若是曲面重构生成的曲面，其间隙在规定许诺的范围内.可将曲面沿着法线方向产生必然的厚度，从而生成实体。此方式一样用于复杂自由曲面组成的实体，也是在反求工程中经常使用的实体造型方式。（2）基于体素特点的实体造型：通常将实体概念为简单的实体素的组合，采纳布尔运算一交、并、差实现这种组合.此建模方式通经常使用于规那么表面组成的实体。关于散乱型、网格型、线型等点云，很难用这种方式生成实体模型。目前，通常采纳反求软件进行点、线处置，取得大体操纵线框。然后通过IGES文件导人大型通用CAD软件.进行仿形设计、改型设计、产品的工业造型设计或结构设计，取得三维数字化模型；再依照新产品的功能要求进行创新设计.进一步知足利用要求。2.8后续加工处置实体建模后的处置包括CAE分析，CAM加工，快速成型。CAE分析大体概念是用较简单的问题代替复杂问题后再求解。它将求解域看成是由许多称为有限元的小的互连子域组成，对每一单元假定一个适合的（较简单的）近似解，然后推导求解那个域总的知足条件（如结构的平稳条件），从而取得问题的解。那个解不是准确解，而是近似解，因为实际问题被较简单的问题所代替。由于大多数实际问题难以取得准确解，而有限元不仅计算精度高，而且能适应各类复杂形状，因此成为行之有效的工程分析手腕。例如用多边形（有限个直线单元）逼近圆来求得圆的周长，但作为一种方式而被提出，那么是最近的事。有限元法最初被称为矩阵近似方式，应用于航空器的结构强度计算，并由于其方便性、有效性和有效性而引发从事力学研究的科学家的浓厚爱好。运算机辅助制造（CAM）要紧用来解决产品造型设计和分析、加工问题，可完成模具产品造型、产品可装配性检查、动态流体分析等工作。常用软件有UG、Pro/Engineer、Mastercam>Cimatron和CAXA等，这些软件都具有模具设计开发功能。运用知识工程技术（KBE），把模具设计原理、体会、技术和标准等结合到系统中，设计人员只要输入工况参数、工程参数或应用要求，系统就能够自动推理构造出符合要求的数字化几何模型。有的设计软件如（UG）还具有数据读入、零件建模、缩放操纵、自动模型布局、分模等功能，通过利用进程模板和标准件库，把进程向导技术应用于模具的优化设计中，使只有最基础模具设计概念的低级设计人员也能设计出高质量的模具来，大大提高了模具设计工作的效率。快速原型技术是九十年代进展起来的一项高新技术，它无需预备任何模具、刀具和工装卡具，快速成型设备可直接同意产品设计（CAD）数据，快速制造出新产品的样件、模具或模型，对增进企业产品创新、缩短新产品开发周期、提高产品竞争力有踊跃推动作用。传统制造业的战略是规模效益第一，九十年代以来，已进展为市场响应第一。在制造业日趋国际化的状况下，缩短产品开发周期和减少开发新产品投资风险，成为企业赖以生存的关键。制造业市场的制造战略重点正在发生从本钱与质量到时刻与响应的重大转移。快速将多样化的产品推向市场是制造商把握市场先机而求生存的重要保障。RP技术是基于离散/堆积成形原理的新型数字化成形技术，是在运算机的操纵下，依照零件的CAD模型，通过材料的精准堆积，制造原型或零件的。其大体原理为：依照工艺要求，将零件的运算机三维模型依照必然的规律离散为一系列有序的单元，通常在Z向将其按必然厚度进行离散（适应称为分层）,把原先的三维CAD模型变成一系列的层片；再依照每一层片的轮廓信息，输入加工参数，自动生成数控代码；最后由成型系统以平面加工方式有顺序地持续加工出每层模型并使它们自动粘结成型。如图2-2图2-2快速成型机逆向工程的一样进程大致如上，下面我将具体介绍风扇的处置进程。第三章成立风扇叶片数模的具体步骤风扇叶片逆向开发的流程模型分析一扫描方案确信一进行扫描一点云拼接一点云数据过滤一数据的转换一曲面的构建一曲面的缝合一模型的成立一生成二维图。模型分析针对风扇叶片的外形观看，发觉其实体要紧分为四个部份组成。它们别离是中间实体，三个叶面，而且三个叶面都有一起的曲面特点，都能够利用曲线加面的方式来生成所需要的曲面，然后别离进行裁剪，就取得了想要得曲面大小。扫描有了以上的建模思路，就能够够进行风扇叶片点云数据的扫描。由于建模思想不一样，点云数据的扫描偏重点也不一样。数据点质量的好坏直接阻碍到曲面精度。依照分析可知扫描时分为8个部份扫描，每一个角度扫描一次，在扫描时能够自动拼接。三维光学测量仪的操作步骤：1连接设备并接通电源将设备与电脑相应的接头相连，启动电脑，然后打开投影仪。2给工件喷显像剂并标记将工件移至开阔地带，将显像剂均匀喷涂在工件表面，并晾十。关于需要多次扫描而且不易拼结的工件，比如自由曲面等，要贴标记点，以便于拼结，如图3-1所示。贴标记点的要点：在曲率转变小的地址。分为几个区域，每一个区域的形状或个数应不一样。图3-1叶轮实物3、启动软件系统双击桌面上的图标，打开软件图3-2扫描界面3.4标定:3.标定：是取得三维世界坐标系中工件点的三维坐标，与其图像坐标系中对应点的函数关系的进程。标定精度是决定扫描系统精度的重要因素。3.打开三维扫描软件，按扫描标定切换，切换到标定操作。调整标定板，使使标定板上的所有点处于视场内，调整扫描仪的高度，使白色十字光标与黑色十字光标尽可能重合，两光标重合的大致高度为600mm,调整相机曝光率到适合值，开始进行标定操作。1）将标定板两大点对向自己，调整标定板的位置，使标定板被黑色十字光标平均分为四个部份，查看扫描软件，要使标定板上所有点都在扫描仪的扫描范围内，按电脑键盘上的空格键进行第一步标定，当三维扫描软件显示标定已完成后，第一步标定操作终止。如3-3图所示：图3-3标定步骤第一步2）标定板位置不动，将扫描设备向上旋转三圈，标定板距离扫描设备大致为640mm按电脑键盘上的空格键进行第二步标定，当三维扫描软件显示标定已完成后，第二步标定操作终止。如3-4图所示：

图3-4标定步骤第二步

3）标定板位置不动，将扫描设备向下旋转六圈，标定板距离扫描设备大致为560mm,按电脑键盘上的空格键进行第三步标定，当三维扫描软件显示标定已完成后，第三步标定操作终止。如3-5图所示：图3-5标定步骤第二步4）将扫描仪设备向上旋转三圈，回到原先的位置，标定板顺时针旋转90度，在靠近相机一边放垫块，垫块放在标定板左上角，使垫块倾斜，按电脑键盘上的空格键进行第四步标定，当三维扫描软件显示标定完成后，第四步标定操作终止。如3-6图所示:

n-MMLDMiM图3-6标定步骤第四步5）垫块位置不动，标定板第二次顺时针旋转90度，按电脑键盘上的空格键进行第五步标定，当三维扫描软件显示标定完成后，第五步标定操作终止。如3-7图所示:n-MMLDMiM图3-6标定步骤第四步图3-7标定步骤第五步图3-7标定步骤第五步6）垫块位置不动，标定板第三次顺时针旋转90度，按电脑键盘上的空格键进行第六步标定，当三维扫描软件显示标定完成后，第六步标定操作终止。如3-8图所示:图3-8标定步骤第六步图3-8标定步骤第六步7）标定板旋转90度标定板上两个大点再次对向自己，把垫块放在靠近光栅投射器一边，将标定板右边边放在垫块上，使标定板倾斜，按电脑键盘上的空格键进行第七步标定，当三维扫描软件显示标定完成后，第七步标定操作终止。如3-9图所示:图3-9标定步骤第七步8）垫块位置不动，标定板第一次顺时针旋转90度，按电脑键盘上的空格键进行第八步标定，当三维扫描软件显示标定完成后，第八步标定操作终止。如3-10图所示：图3-10标定步骤第八步9）垫块位置不动，标定板第二次顺时针旋转90度，按电脑键盘上的空格键进行第九步标定，当三维扫描软件显示标定完成后，第九步标定操作终止。如3-11图所

图3-11标定步骤第九步10）垫块位置不动，标定板第三次顺时针旋转90度，按电脑键盘上的空格键进行第十步标定，当三维扫描软件显示标定完成后，第十步标定操作终止。标定完成。如3-12图所示：图3-12标定步骤第十步扫描操作3.6点云数据处置风扇点云的处置要紧在GeomagicStudio软件进行,其中包括清除噪点，手动注册，全局注册,归并，补洞，边界优化，简化数据及保留等步骤。3.6.1清除噪点打开GeomagicStudio软件，文件一打开，选择10.asc,20.asc,30.asc,40.asc（上面扫描出来的点云）。弹出一个对话框单击“确信”，还会弹出一个对话框，一样单击“确信”。导入后如图3-13所示，右击界面中黑色的杂乱点云，点击着色…着色点选择点云。能够按下鼠标中键旋转观看，在一起的点云变成绿色。图3-13geomagic打开后的点云此刻能够进行除点了，选择除噪的工具栏。点击第一个，在分隔栏当选择“低”，并依照右边选点的多少更改值得大小，单击“确信”后按下“delete”键删除噪音点。3.6.5补洞其中洞的显现主若是标志点，第一用清除工具围的点云（因为洞的周围曲率转变较大）。利用补洞工具清除洞周进行补洞操作。选择需要补洞的线后单击“确信“，完成补洞操作。图3-16补洞优化后的风扇3.6.6边界优化放大风扇的边界，能够看到并非滑腻，因此需要对其边界进行优化。菜单栏：边界一编辑，选择“部份边界“选择边界限上的2点，再单击这条线，操纵点应在7-8,张力应为0-1之间。能够调剂数字使其边界顺滑些。3.6.7简化数据及保留数据保留：因为点云处置完后要被UG编辑和处置，因此要保留为stl格式，这种格式也可直接被快速成型机识别。结论采纳三维光学测量系统对风扇叶片进行反求，成立风扇叶片的三维模型，并转化为二维生产图，能够解决风扇叶片难以精准测量的问题。对测量技术，如何拼接，针对叶片类的零件如何扫描方式，三维数模的用途进行了总结，具体如下：一、物件的测量技术喷漆：利用的是碳酸显像剂，要注意喷均匀（喷头距物品一样50mm处），风扇上喷的是宏达HG-3型显像剂。喷漆的缘故是使不反光、深色的物体被工业相机识别。贴标识点：标识点一样贴在曲率转变不大的地址，便于拼接和补洞；标记点不在同一平面，能够人为地制造有高度差的扫描环境，如此有助于提高自动拼接的成功概率。当标记点无法帖在小型零件表面时，可将标记点贴在测量背景中进行自动拼接扫描。位置：从原理上，任意摆放物件咱们的设备都能取得其三维数据。可是，从测量速度，效率上咱们对物件的摆放仍是有讲究的。通常，物体的摆放规那么为：使被测面正对扫描设备，如此测量难度最低、测量速度最快，测量成效最好。背景：由于咱们产品采纳的是视觉测量原理，因此只若是在两个摄像机视野范围内的物体只要知足测量条件都会被测量出来。要幸免如此的干扰有两种方式。方式一：在软件里调整色光，当背景物对光条感应明显的时候能够采纳暗光，如此能够使背景物对光条的感应减弱，使其能够在软件里处置的时候被成功地滤掉。方式二：在测量物下面垫上一层亚光垫子，如黑布类的材料能够极大地减小干扰。测量死区：顾名思义确实是无法测量的区域。任何测量设备都不是全能的，它们的工作方式都会不同程度地受到原理或是测量环境的干扰。有的干扰是微小的，是能够从改变测量方式、测量角度、改变光照或测量参数等操作被成功逾越。可是有的干扰是无法逾越的，就像“测量死区”。所谓的测量死区是类似于如图4-1图4-1测量死区当光发生器从红色箭头方向投射光条时，理论上只能测量到B面，可是受摄像机的与结构光发生器位置关系的阻碍，咱们实际测量到的可能只是B面的一部份。若是咱们从蓝色或是绿色箭头以某个角度a投射时，理论上咱们能够测到AB面或是BC面，可是受A面或是C面的遮挡阻碍咱们实际取得的只是A面或是C面的一部份。不管是通过拼接仍是其他的方式，受物体形状关系的阻碍无法取得其完整点云。咱们把这种区域或类似的区域称为“测量死区”。当被测件存在测量死区时，只能通过软件修补的方式获取较完成的点云和STL模型。测量时能够把物件分为：小型件（测量面积400mm2之内）、中型件（测量面积400〜800mm2之间）、大型件（测量面积800mm2以上）三种。小型件的扫描方式：该类零件体积较小，造型较为复杂，如按常规扫描方式很难将测量点云拼合在一路，因此标记点贴的方式尤其重要。在这次扫描中应用量块制造不同高度的扫描背景，将用于自动拼接的标记点贴在量块上，并放在被测工件周围不同的角度。图4-2背景标定中大型那么分块扫描。以车门为例介绍大型件的扫描方式，第一对大型件外形轮廓进行分析，计划扫描方式，然后再依次扫描完每一个区域，进行组合。以车门为例介绍大型件的扫描方式，第一对车门外形轮廓进行分析，计划扫描方式。依次扫描完每一个区域。将扫描的点云全数导入Geomagic，1〜5的顺序别离进行拼接，按取得1〜5区域的点云后，再将2〜4区域的点云别离同1区域点云进行拼接，最后全数注册，进行精细拼合。二、拼接的方式拼接的方式有2种：自动拼接、手动拼接。我上面的风扇叶片利用的是手动拼接，手动拼接适用于复杂的点云，不易自动拼接的点云，但效率低，自动拼接那么相反，尽管前期扫描进程花费的时刻稍长，但后期处置的时刻较短，测量取得的点云质量最好。无论手动仍是自动贴标识点是关键，在3个风扇叶片上的标识点位置不同、数量不同。因为在拼接中要找点（每片点云的相同点），因此贴标识点有必然技术，不能让标识点难以区分。图4-4贴上标志点的风扇手动拼接也确实是风扇叶片的“手动注册”，手动拼接的进程：扫描…导出.asc文件，在geomagic中对点云进行手工找标志点，拼接多片点云（asc文件）。自动拼接那么能够在扫描进程中完成，它的进程：选择参考视图（选点）f点集f匹配f确信。就完成了对两个扫描点云的拼接，以此类推能够拼接多个点云，导出asc就能够够直接在geomagic进行除噪了。图4-5自动拼接3、针对叶片类零件的扫描方式。叶片类零件的形状各不相