逆向工程及快速成型技术课件

逆向工程及快速成型技术51、山气日夕佳，飞鸟相与还。52、木欣欣以向荣，泉涓涓而始流。53、富贵非吾愿，帝乡不可期。54、雄发指危冠，猛气冲长缨。55、土地平旷，屋舍俨然，有良田美池桑竹之属，阡陌交通，鸡犬相闻。逆向工程及快速成型技术逆向工程及快速成型技术51、山气日夕佳，飞鸟相与还。52、木欣欣以向荣，泉涓涓而始流。53、富贵非吾愿，帝乡不可期。54、雄发指危冠，猛气冲长缨。55、土地平旷，屋舍俨然，有良田美池桑竹之属，阡陌交通，鸡犬相闻。逆向工程和快速成型技术综述学号:10721295 1.1、逆向工程的概念1.2、逆向工程的应用及发展趋势1.3、逆向工程设计制造的工作流程1.4、逆向工程的关键技术1.5、逆向工程常用软件、逆向工程“创新是一个民族进步的灵魂，是国家兴旺发达的不竭动力。”教学中要重视学生创新能力的培养。如何在音乐课堂教学中培养学生的创新能力？我想，以鼓励为主，激发兴趣，强调学生自主学习、积极参与，实现师生和谐互动。在培养学生创新能力方面我进行了以下探索：一、创设联想氛围，培养学生丰富的想象力爱因斯坦说过：“想象力比知识更重要，想象力推动世界，是知识进化的源泉。”音乐的想象是通过声音来完成，培养学生对音乐的想象能力要注意设置情节、激发兴趣、营造想象空间。在欣赏管弦乐《闲聊波尔卡》时，为了提高学生的欣赏兴趣，营造出使学生乐学好学的音乐氛围，我特地将两种不同表现形式的《闲聊波儿卡》音乐让学生进行对比欣赏，一种是管弦乐，一种是维也纳童声合唱，目的就是丰富学生听觉、引发学生思索、激活课堂教学，发展学生想象空间，提高课堂教学效果。当学生分别听完两首曲目时我提问：两首音乐表现的是同一内容，你更爱哪一首，为什么？这一问使课堂气氛即刻活跃起来，大家议论纷纷，喜爱合唱的占多数，原因是声音接近他们的年龄段。接着，我充分发挥教师的主导作用，引导学生对该乐曲的两种表现形式进行比较：管弦乐由多种乐器演奏，气势恢宏，具有立体感；童声合唱声音具有穿透力，音色优美，极具感染力。两种不同表现形式各具特点，我们要善于发现不同音乐表现形式所具有的不同魅力。二、激发灵感，充分表现，搭建培养学生创新能力的平台创新教育的指导思想在于创设创新的氛围，营造轻松的教学环境，挖掘教材的内容，通过各种手段、途径，让学生在感受音乐美的同时创造美。在想象的基础上积极动手、动脑、动肢体，激励学生的创新精神、勇气和能力。音乐教学中培养学生的创新能力，首先要培养学生积极参与各种音乐活动；其次，教师要提供、创设符合学生思维想象发展的创作空间。培养学生在音乐方面的创造力，可从培养以下能力方面进行。（一）调动学生主观能动性，努力培养其表现能力表现欲同想象力一样在幼儿时期就已经存在。幼儿时期，在老师和家长的鼓励下，大多数孩子都能很好的表现自己，但随着年龄的增长，特别是到了青春期，羞涩、难为情阻碍了学生的表现欲。因此，营造宽松愉悦的教学环境，设计合理的表现内容，积极鼓励学生参与各种活动，则成为培养、发展学生表现力的关键。如学习歌曲《爱我中华》时，为了丰富歌曲的表现内容，我在原有单声部旋律的基础上增加了领唱旋律、二声部合唱的学习。领唱由文艺委员担任，二声部由所有女生担任，主旋律则由男生担任。演唱时有分工、有合作，人人各负其责。在达到各声部已能熟练、和谐的演唱自己的旋律时，再进行第二次分工，让喜好唱歌的同学到台上表演，让爱好舞蹈的同学围着演唱的学生形成半圆，其他同学扮演打击乐队，手拿各种打击乐器按音乐的节奏进行敲击，老师则扮演领头养，指挥、调动大家活动的积极性。最后，我还设计了既简单又易学的集体舞，学生手拉手形成内外两个圆，随着《爱我中华》的音乐边歌边舞。这样，所有的学生都参与到表现歌曲的活动中，既满足了学生的表现欲望，又使学生的表现能力得到有效锻炼。这种让全体学生都参与的师生间和谐、互动，可以使爱好表现的学生更大胆，使不善表现的学生也得到有效的锻炼，增强其信心，发展其表现力。（二）激发创作灵感，引导学生创新培养学生的创造力，教师要善于把握学生的创作时机、激发学生扑捉灵感，积极进入创作空间。例如学习歌曲《鼓浪屿之波》时，为了快速记忆歌词，我让学生运用联想记忆法，结果很多学生不仅运用了联想法，还运用了肢体语言来帮助记忆，我以此为契机，干脆让学生演双簧，连说带演，配合默契，课堂气氛异常活跃。学习歌曲、歌词的创作是培养学生创造力的主要内容之一，也是学生扑捉灵感的重要手段，因此，老师必须教会学生将灵感流入笔端、记录在册。一是填词：准确把握音乐的情绪，所填歌词要与音乐相呼应。注意歌词压韵、意思连贯，对位规整。结束句尽量归到开口音上，便于演唱。如：当我第一次背上书包，高高兴兴来到学校，老师站在门口把我迎接，象妈妈一样，望着我微笑。以ao压韵，且在开口音上。二是记谱：如何快速将灵感中的旋律记录下来呢？首先，教会学生将脑中的旋律音符快速记录下来，然后再将节奏加入音符；接着，反复哼唱、并检查有无单音遗漏；最后，检查节奏记录是否正确。教会学生了解、掌握创作歌曲的基本知识和方法，就好比为学生开启了一扇通向音乐创作的大门，通过这扇门，学生的灵感将会得到创造性发挥。培养学生参与创作的同时还应注意培养学生的组织、协调能力，它对学生创造力的培养也是非常重要的。如鼓励学生自发组织排练一些小品、话剧片段，自编、自导各种联欢会，策划各种课外活动，拓展创作空间，使学生的想象力、表现力、创作力融为一体，大胆创新、开拓进取。幼儿教育为作为学前教育为九年义务教育的顺利开展奠定了重要基础，衡量教育体系是否完善的一个重要指标便是幼儿教育发展的成熟情况。我国幼儿教育按照区域分可分为城镇幼儿教育与农村幼儿教育，我国农村人口基数略大于城镇城市人口，农村幼儿教育是我国幼儿教育的重要组成部分，尽管近些年来农村幼儿教学发展较快，然而由于客观原因，农村幼教师资整体上相对于城市存在较大的差距，幼教师资问题已经严重制约了农村幼儿教育的办学水平与教学质量，为了解决问题需要对目前面临的重点问题逐一进行分析。一、农村幼教师资面临的困境1、学历层次低，教师素质提高缓慢是我国幼儿教师普遍存在的问题。大部分的幼儿教师是从中等幼儿师范院校毕业的，虽然近年来的幼教师范学校的师资水平大大提高，但是还是跟不上我国不断提高的对幼儿教师的要求。另一方面，幼儿教师的待遇较低，这种情况特别存在于农村幼儿园。农村幼儿园的教师来源主要是职业学校，以及经济欠发达地区的学校等，同时还有许多临时教师等非专业教师。根据调查显示，在农村幼儿教师中，60%的幼师没有经过的专业的培训，初中以下学历约占15%。由此可见，农村幼儿教师普遍存在学历低、职称低、专业水平低的问题。与专业的幼儿教师相比，农村幼儿教师在各方面还存在相当一部分距离。尽管自上个世纪八十年代初，我国逐步强化了不同学历教育背景下教师综合素质的培训工作，但是对幼儿教师的合格学历的培训却被忽略，这对我国的学前教育事业造成一定的影响，特别是在农村幼儿教育。近年来，受到师资待遇的影响，许多优秀的幼儿教师选择在城市工作，这就造成农村的幼教师资的学历水平较低。即使是在参加进修的农村幼儿教师，也普遍存在着形式主义的倾向。结果影响了农村幼儿教师的教育教学工作，难以适应农村的学前教育事业。农村幼教的经济保障程度低，教师积极性难以激发也是存在的一大问题。根据相关调查我们得知，幼儿园经费来源的不同导致幼儿园生均支出产生差异。例如，全额拨款和差额拨款单位的生均月支出就是集体和私人办园的2倍左右，两者之间的差距是巨大的。同时调查表明，农村的幼儿园也处于低投入状态，教室条件差，卫生设施不齐全，教学设备缺乏，教学条件十分简陋。有限的教育资源大部分集中到乡镇中心幼儿园，导致乡镇中心幼儿园“越办越好”，收费越来越高。而农村幼儿园得不到应有的经费支持，因此收费也比较低廉，办学的条件也不如乡镇中心幼儿园。农村幼儿园教师的工资主要是由每月向学生收取的费用构成。而城市幼儿园的工资比例中国家经费拨款的比例很高，这就造成了地区间的幼教老师工资差异巨大。据调查，公办幼儿园的教师工资月平均收入为1000元左右，而乡村幼儿园的工资仅为500元上下，仅仅达到公办幼儿教师工资的一半。这种情况在有些贫困地区显得尤为严重，有的贫困地区教师的工资仅为100-200元，有的甚至还不到100元。地区间的幼儿教师待遇的差异巨大导致农村地区难以吸引到有才华的年轻人投入幼儿教育事业，有些地区的幼儿师资力量严重缺乏，幼儿师生比例过低约为1∶30。因此造成一些农村幼师会把当前的工作作为一个临时的工作选择的情况出现。3、农村幼教专业自主受限。由于农村幼儿教师缺乏，教育观念落后，教育负担过重导致教师的主动性难调动，无法实现个性化的教育。而且，由于办园者的不同，一些农村幼儿园为体现办园者的权威和迎合家长，小学的要求，往往对幼儿教师的行为加以约束与管理。同时，代课教师由于在课堂里缺乏相应的主人翁意识，大部分的受雇教师只是把教师当作挣钱的手段。现在出现的教师聘用制，临时代课制，也使部分幼儿教师把自己作为打工者的角色，导致在授课的过程中教师的主动性较差，对提高农村学前教育事业有反面的影响。二、提升农村幼教师资队伍的对策1、合理安排农村幼儿教师身份。农村幼儿教师的身份认定应同其他职位一样，受到社会的认可，同时也是一种社会地位的肯定。国家必须制定并完善对于农村幼儿教师的身份认可以及档案调配的规定。首先，要明确农村幼儿教师的教师身份。2、修订农村幼儿教师编制标准。国家应制定相应的政策，鼓励年轻的人才到农村任教，支持农村的幼教事业。而且，有关教育部门要为农村幼儿教师争取公办编制，解决农村幼儿教师的后顾之忧。3、建构城乡幼儿教师流动机制。合理配置城乡幼儿教师资源，建立符合当地实际情况的教师流动机制，有效地提高农村的学前教育质量。我们可以采取与当地相适应的措施，例如，在幼儿教师评高级职称时要求的硬性条件就是必须具有两年的农村幼儿教育从业经验。或者是可以采取城乡之间教师资源轮换制，加强城乡之间幼儿教师的调动，给农村幼儿教育带来活力，也丰富了城市幼儿教师的学前教育经验。总之，当前农村幼儿教育师资存在着各种问题，要解决问题的前提就是，必须要从根本上变革思想，加强对农村幼儿园的教育的重要性的认识。同时按照相关规定规范农村幼儿教育的配备设施和师资力量。在提高农村幼儿教师的自身素质以及教学水平的同时，提高农村幼儿教师的待遇水平，使其能踏实的在农村教育事业中扎根，并培养其班级主人翁意识。这样农村学前教育事业才能逐渐得到提高，从根本上得到良好地发展。逆向工程和快速成型技术综述学号:10721295 1.1、逆向工程的概念1.2、逆向工程的应用及发展趋势1.3、逆向工程设计制造的工作流程1.4、逆向工程的关键技术1.5、逆向工程常用软件、逆向工程一、逆向工程顾名思义就是反其道而行之。针对一现有样品，利用3D数字化测量仪器准确、快速地将其轮廓坐标量得，并进行CAD曲面重构，编辑修改后，传至一般的CAD/CAM系统，再由CAM产生刀具的NC加工路径送至CNC加工设备制作所需的模具，或者送到快速成型机（RP）将样品制作出来。1.1逆向工程的概念二、逆向工程分类根据反求对象的不同可分为1.实物逆向：是有产品实物的条件下，通过测绘分析，从而再创造。2.软件逆向：通过产品样本、技术文件、设计书、使用说明书、有关规范和标准等一些技术软件去分析设计。3.影像逆向：设计者无产品实物，也无技术软件，仅有产品的图片、广告介绍或参观后的印象等，设计者需要从这些影像资料去构思设计产品。一、逆向工程应用

逆向工程的应用相当广泛，有模具制造业、玩具业、游戏业、电子业、鞋业、高尔夫球业、艺术业、医学工程及产品造型等方面。1.2逆向工程的应用及发展趋势具体应用：（1）在对产品外形的美学有特殊要求的领域（2）零件没有技术文件或技术文件不完整时（3）设计的产品需要通过实验测试才能定型时（4）模具行业（5）很难表达的几何形状（6）新产品的开发（7）文物艺术品的修复（8）快速原型制造鞋楦的扫描与反求

汽车造型的扫描与反求

复杂曲面的反求骨骼扫描及反求牙颌的点云及反求狗头部的点云及反求人面部的点云和反求艺术品的点云和反求二、逆向工程的发展趋势逆向工程技术是目前CAD/CAM领域一个十分活跃的研究方向，以下技术的发展值得期待：（1）发展面向逆向工程的专用测量系统（2）研究适应不同的测量方法和后续用途的离散数据后处理技术。（3）拟合曲面应能控制曲面的光顺性和进行光滑的拼接（4）有效的特征识别和考虑约束的模型重建方法（5）发展基于集成的逆向工程技术逆向工程和传统的设计制造流程中的各个功能模块，在序列上被相互换位倒置。传统的设计制造是从无到有的设计，从概念设计出发到最终形成CAD模型是一个确定明晰的过程。逆向工程是对现有产品模型的再设计，从现在产品原型到最终形成CAD模型是一个推理、逼近的过程。一般可分为5个阶段:(1)零件原型的三维数字化测量(2)提取零件原型的几何特征(3)零件原型的三维重构(4)CAD模型的分析及改进，校验与修正1.3逆向工程设计制造的工作流程逆向工程的流程图：实物/原型数据获取反求软件设计意图理解设计意图理解原始设计参数还原CAD系统产品数字化模型产品创新设计新产品数字化模型制造与检测计算机辅助分析(CAE)新产品原型修改逆向工程的关键技术为：(1)数据获取数据获取是逆向工程CAD建模的首要环节，根据测量方式的不同，数据采集方法可分为：接触式测量和非接触式测量。(2)数据预处理数据预处理是逆向工程CAD建模的关键环节，它的结果将直接影响后期重建模型的质量。预处理技术包括测量数据的坏点、测量误差的去除，多视图测量数据的整体拼接，冗杂数据的去除，测量数据的简化和优化。1.4逆向工程的关键技术(3)数据分块与曲面重构数据分块是为曲面重构服务的，曲面重构也是逆向工程的关键环节，其目的是要构造出满足精度、光顺性以及相邻的曲面光滑拼接的曲面模型。(4)CAD模型构造目的是获得完整一致的边界表示CAD模型，即用完整的面、边、点信息来表示模型的位置和形状。精度反映反求模型与产品实物差距的大小，其评价指标分为整体指标、局部指标、量化指标和非量化指标。精度评价是逆向工程的一项重要内容，产品性能达不到原设计的要求，其中重建模型不能还原原模型是主要原因之一。(5)快速原型快速原型是逆向工程的一个必要环节，快速原型机可用来快速制作实物，能实现原型的放大、缩小、修改等功能。(6)逆向工程的接口技术其中包括：测量数据与快速成型系统的接口(STL文件)，测量数据与CNC设备的接口(DXF、IGES、点云文件)，测量数据与CAD/CAM系统的接口(DXF、IGES、STEP文件)，以实现与现有的制造设备、CAD/CAE/CAM等软件的数据交换。(7)实物尺寸的三维测量技术下图是三坐标测量机---CMM逆向工程软件能直接接收来自测量设备的产品数据，通过必要的编辑和功能处理，生成复杂的三维曲线或曲面模型，匹配上标准的数据格式后，将这些曲线、曲面数据传输到合适的CAD/CAM系统中，经过反复修改后，完成最终的产品造型。常用的你先工程软件大致可分为三类：(1)对测量点云后置处理后直接生成曲面，生成的曲面需要转换到其他的CAD/CAM系统中做后续处理。1.5逆向工程常用软件简介(2)对测量点云后置处理后直接生成曲面，生成的曲面可采取无缝连接的方式被集成的CAD/CAM系统做后续处理。(3)按特征构建的方式生成几何模型。第一类逆向工程软件:主要代表有ImageWare、ICEMSurf、GeoMagic第二类逆向工程软件：主要代表有CopyCAD第三类逆向工程软件：主要代表有主流的CAD/CAM软件，如CATIA、PRO/E等几款常用的逆向工程软件：GeoMagic:美国RainDrop公司开发的，具有丰富的数据处理手段，可快速的构造连续的曲面造型，应用领域从工业设计到医疗方针等多个方面。ImageWare：作为UG外挂的逆向工程软件包，具有强大的测量数据处理、曲面造型、误差检测等功能。CopyCAD：英国DELCAM公司开发的系列CAD产品中的集成模块，主要处理测量数据的曲面造型。RapidForm：韩国INUS公司开发的逆向工程软件，主要用于测量、扫描数据的曲线建模以及基于CT数据的医疗图像建模，还可以完成艺术品的测量建模。市场上能见到的大部分逆向工程软件基本上都是国外产的，国内的很少见，即使有，也不具备与国外软件相竞争的实力。比如国产的QuickForm是国内逆向工程软件中比较好的一款，但是市场占有率较低，唯一有优势的地方就是价格。2.1快速成型技术概论2.2快速成型技术加工方法和设备2.3快速成型技术的应用2.4快速成型技术中的问题2.5快速成型技术的发展前景快速成型技术2.1快速成型技术概述产生的背景：全球制造战略的变迁：制造模式的改变：批量小品种多改型快90年代：市场响应速度80年代：产品质量70年代：生产成本60年代：生产规模50年代：生产规模

快速成型技术是20世纪80年代后期发展起来的，是由CAD模型直接驱动的快速制造任意复杂形状三维物理实体的技术总成。不同种类的快速成型系统因所用成型材料不同，成型原理和系统特点也各有不同。但是，基本原理都是一样的，那就是“分层制造，逐层叠加”。快速成型技术的工作原理零件数据CAD模型的建立数据转换文件的生成由三维造型系统将零件CAD数据模型转换成一种可被快速成型系统所能接受的文件。分层切片分层切片处理是根据成型工艺要求，按照一定的离散规则将实体模型离散为一系列有序的单元按一定的厚度进行离散。层片信息处理根据每个层片的轮廓信息，进行工艺规划，选择合适成型参数，自动生成数控代码。快速堆积成型快速成型系统根据切片的轮廓和厚度要求，用片材、丝材、液体或粉末材料制成所要求的薄片，通过一片片的堆积，最终完成三维形体原型的制备。CAD模型数据文件分层切片层片信息处理层片制造与连接所有层片均处理完毕后续处理在计算机中进行离散处理离散过程在成型机中进行层片堆积堆积过程快速成型技术的主要特点：(1)可以制造任意复杂的三维实体(2)快速性：几个小时到几十个小时就可制造出零件(3)高度柔性：无需任何专用夹具或工具(4)产品结构与性能的及时快速优化(5)进行小批量生产(6)有利于环保2.2快速成型技术加工方法和设备

目前快速成型技术的快速成型工艺方法有十多种。比较成熟的而且常用的四种成型方法有：光固化成型、分层实体制造、选择域激光粉末烧结成型、熔融沉积成型。1.光固化法技术是基于液态光敏树脂的光聚合原理工作的，这种液态材料在一定波长和强度的紫外光照射下，能迅速发生聚合反应，分子量急剧增大，材料也就从液态转变为固态。

优点：(1)原材料的利用率将近100%。(2)尺寸精度高(3)表面质量优良(4)可以制作结构十分复杂的模型缺点：(1)成型过程中伴随着物理和化学变化，所以制件较易弯曲，需要支撑。(2)可使用的材料种类比较少(3)液态树脂具有气味和毒性，并且需要避光保护，以防止提前发生聚合反应，选择时具有时限性。光固化快速原型2.分层实体制造采用薄片材料，如纸、塑料薄膜等。片材表面事先涂覆上一层热熔胶。优点：(1)成型效率高。LOM工艺只需在片材上切割出零件界面的轮廓，而不用扫描整个截面，因此成型厚壁零件的速度较快，易于制造大型零件。(2)无翘曲变形，工艺过程中不存在材料相变，因此没有热应力、膨胀和收缩不易引起翘曲变形：(3)无需加支撑，共建外框与界面轮廓之间的多余材料在加工中起到了支撑作用，因此无需加支撑。缺点：材料浪费严重，表面质量差。分层实体制造3.选择域激光粉末烧结成型是用实用高效率的激光加热，把粉末融化在一起形成零件，该工艺可用于多种塑性塑料的成型，如尼龙、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯类等。优点：无需支撑，成型的零件机械性能好，强度高。缺点：粉末比较松散，烧结后精度不高，尤其是Z轴方向的精度难以控制。粉末激光烧结快速原型4.熔融沉积成型工艺中的材料一般是热塑性材料，以丝状供料。材料在喷头内被加热熔化，喷头沿零件截面轮廓和填充轨迹运动，同时将熔化的材料挤出，材料迅速凝固，并与周围的材料凝结。优点：(1)由于热融挤压头系统构造原理和操作简单，维护成本低，系统运行安全。(2)原材料在成型过程中无化学变化，制件的翘曲变形小。(3)原材料利用率高，且材料寿命长。缺点：(1)成型件表面有明显的条纹。(2)沿成型轴垂直方向的强度比较弱。(3)需要支撑。熔融沉积快速成型2.3快速成型技术的应用快速成型技术的最初应用主要集中在产品开发中的设计评价、功能试验上。设计人员根据快速成型得到的试件原型对产品的设计方案进行试验分析、性能评价，借此缩短产品的开发周期、降低设计费用。经过十几年的发展，快速原型技术早已突破了其最