逆向设计与3D打印技术 课件 项目四：鼠标外形逆向设计与3D打印

项目四：鼠标外形逆向设计与3D打印逆向设计与3D打印技术项目任务目标项目引言项目答辩方式123CONTENTS目录

1.项目引言在现今信息化与智能化时代，电子产品市场蓬勃发展。逆向设计技术能精确捕捉电子产品的形貌数据，为其创新设计提供了坚实支撑；3D打印技术则可高效制造产品原型，显著加速了产品的迭代步伐。两者的结合，有效推动着消费电子产业的创新发展。2.项目任务目标掌握基于三维扫描仪的数据采集操作任务目标1掌握点云数据的基本处理技能任务目标2熟悉曲面模型逆向重构的基本操作方法任务目标3掌握模型切片及LCD3D打印机操作任务目标4熟悉LCD打印件光固化及其后处理操作方法任务目标53.项目答辩方式根据小组项目完成情况与教学进度抽取3-9组根据考评表进行项目答辩,答辩内容应包含团队介绍、项目软件操作、项目硬件操作、项目后期制作、其它知识要点学习、团队学习风貌展示、团队总结体会。-谢谢聆听ENDTHANKS4.1

鼠标外形数据采集项目四1234CONTENTS目录鼠标外形数据采集任务学习目标及内容课后作业项目答辩方式1.任务学习目标及内容掌握简单曲面体模型的外形数据采集方法学习目标鼠标的扫描前处理学习内容鼠标的外形数据采集学习内容掌握模型的扫描前处理方法学习目标2.鼠标外形数据采集

鼠标作为计算机不可或缺的外设，其外形设计直接关系到用户体验的优劣。借助三维扫描仪，能够实现对鼠标外形数据的精准采集，从而为鼠标产品的逆向重构、创新设计以及制造流程提供强有力的数据支撑。本项目所采用的鼠标模型如图1.4-1所示。扫描前处理1.模型表面喷粉喷粉不仅能够提升模型表面的反光性，使扫描设备更精准地捕捉其细节特征，还能有效填补模型表面的微小凹凸，从而提高扫描数据的完整性和准确性。对于一般鼠标模型，喷粉前后的效果对比显著，如图1.4.1-1和图1.4.1-2所示。但考虑到本项目所选鼠标为纯白色，其表面反光性已足够理想，因此无需进行喷粉处理，同样能够达到优质的扫描效果。2.鼠标外形数据采集扫描前处理2.粘贴标志点标志点的主要作用在于为扫描设备提供明确的参考点，进而确保数据的精准定位与无缝拼接。鉴于本项目的模型特征鲜明且轮廓清晰，无需额外粘贴标志点，即可高效实现精准的三维扫描。3.制定扫描策略由于本项目扫描的模型体积较小，为提升数据采集的便捷性与准确性，并充分利用扫描仪辅助工具的配置优势，推荐使用转盘工具辅助完成模型的三维扫描工作。2.鼠标外形数据采集采集数据1.新建工程

选择光线充足、无杂物干扰的环境进行硬件平台搭建。完成设备之间的连接后，启动RevoScan软件，创建新的工程文件。2.调整扫描位置

首先设置深度相机和RGB相机曝光均为【Auto】模式、【扫描精度】设置为【高精度】、【拼接模式】设置为【特征拼接】。接着将鼠标放置在扫描仪的扫描区域内，启动转台，密切观察模型在旋转过程中的扫描情况，确保鼠标扫描稳定及无数据失真。3.正面数据采集

点击【开始】按钮启动扫描，采集模型正面数据如图1.4.2-1所示。待模型近一圈旋转后，暂停并检查数据完整性。数据完整则结束扫描，缺失则继续或重扫。2.鼠标外形数据采集采集数据4.反面数据采集

将模型翻面并调整到位，点击【新建】按钮创建新工程。按照先前的类似步骤，完成模型反面数据采集，如图所示。2.鼠标外形数据采集采集数据5.数据预处理

分别选择正面、背面扫描模型，使用【点云融合】命令对其进行点云的融合处理。若数据存在较多杂质点云，则可用【孤立项】命令进行去噪处理以提高数据的洁净度，为接下来的模型合并提供便利，如图所示。2.鼠标外形数据采集采集数据6.模型合并

点击【模型合并】按钮，选择正面扫描模型与背面扫描模型，合并方式选择为【特征合并】。点击【预览对齐】可对合并生成的模型进行预览，如图所示，若合并模型满足要求则可点击【生成模型】，反之需进行重新扫描。2.鼠标外形数据采集采集数据7.保存数据

合并生成的模型如图所示，选择该工程并导出其对应的全部模型数据，以备后续的数据处理使用。2.鼠标外形数据采集3.项目答辩方式根据小组项目完成情况与教学进度抽取3-9组根据考评表进行项目答辩,答辩内容应包含团队介绍、项目软件操作、项目硬件操作、项目后期制作、其它知识要点学习、团队学习风貌展示、团队总结体会。4.课后作业老师可根据授课目标进行总结!在进行鼠标外形数据三维扫描采集时，如何确保扫描的精度和准确性？任务1三维扫描采集的鼠标外形数据有哪些应用场景？如何将这些数据应用于实际产品或设计中？任务2-谢谢聆听ENDTHANKS4.2鼠标点云数据处理项目四1234CONTENTS目录鼠标点云数据处理任务学习目标及内容课后作业项目答辩方式1.任务学习目标及内容鼠标点云数据处理学习内容掌握简单曲面模型的点云数据处理方法学习目标2.鼠标点云数据处理点处理1.导入扫描数据

首先，通过【文件】菜单选择先前保存的扫描数据文件并打开，在弹出的【文件选项】对话框中将采样【比率】设为【100%】，如图所示。2.鼠标点云数据处理点处理2.删除体外孤点

选择【修补】功能区【选择】中的【体外孤点】命令，设置对话框中【敏感度】为【100】，此时模型中的体外孤点将高亮显示，如图所示。接着，点击【确定】并使用【修补】功能区中的【删除】对其进行剔除。2.鼠标点云数据处理点处理3.删除非连接项

选择【点】菜单【修补】功能区【选择】中的【非连接项】命令，对非连接项进行选择，并使用【修补】功能区中的【删除】对其进行剔除。4.减少噪音

点击【修补】功能区【减少噪音】命令，在对话框中选择【自由曲面形状】为处理基础，其余参数参照如图所示设置，最后点击【确定】或【应用】按钮进行降噪处理。2.鼠标点云数据处理点处理5.数据封装

点击【封装】命令，相关参数设置如图所示，点击【确定】执行封装操作。封装完成后，软件系统会自动将【点】菜单切换为【多边形】菜单。2.鼠标点云数据处理多边形处理1.删除钉状物

选择【多边形】菜单【平滑】功能区的【删除钉状物】命令，平滑级别设置为适中，点击【应用】完成操作。2.填充孔

填充孔有【填充单个孔】和【全部填充】两种方式，前者适用于孔洞较少情形，可对各个孔洞进行不同方法的填充，如【曲率】、【切线】、【平面】等方式；而后者为相同填充方法下的所有孔一次性填充。鉴于本项目模型孔洞较多，故此处采用【全部填充】方式进行孔填充，如图所示。2.鼠标点云数据处理多边形处理3.减少噪音

选择【平滑】功能区的减少噪音图标，参数选择如图2.4.2-2所示，设置完成后点击【应用】。2.鼠标点云数据处理多边形处理4.网格诊断与修复

选择【修补】功能区的【网格医生】命令，此处保持软件默认的修复选项和参数设置（也可自行调整），如图所示，最后点击【应用】进行网格修复。2.鼠标点云数据处理多边形处理5.松弛多边形

鉴于鼠标模型含有较多曲面特征，则有必要进行松弛处理以提高其曲面平滑度。选择【平滑】功能区的【松弛】命令，参照如左图所示设置松弛参数，点击【应用】进行松弛处理。操作完成后所得鼠标模型如右图所示。2.鼠标点云数据处理多边形处理6.保存数据保存模型数据为【.stl】文件，用以后续逆向建模。3.项目答辩方式根据小组项目完成情况与教学进度抽取3-9组根据考评表进行项目答辩,答辩内容应包含团队介绍、项目软件操作、项目硬件操作、项目后期制作、其它知识要点学习、团队学习风貌展示、团队总结体会。4.课后作业老师可根据授课目标进行总结!对于曲面特征模型，如何在数据处理阶段保证和提高其数据精度？任务1-谢谢聆听ENDTHANKS4.3鼠标外形逆向设计项目四1234CONTENTS目录鼠标外形逆向设计任务学习目标及内容课后作业项目答辩方式1.任务学习目标及内容鼠标外形的逆向设计学习内容掌握GeomagicDesignX软件的基本操作学习目标熟悉曲面特征的一般重构方法学习目标2.鼠标外形逆向设计1.导入模型

启动GeomagicDesignX软件，通过【文件】菜单或工具栏的导入图标选择【导入】功能。在文件浏览器中找到鼠标【.stl】文件并选中，点击【打开】或【导入】完成操作，模型导入后如图所示。2.鼠标外形逆向设计2.建立参考平面

为绘制草图，需建立参考平面。在【模型】菜单的【参考几何图形】功能区中选择【平面】命令，采用【选择多个点】方法，追加如图所示平面。2.鼠标外形逆向设计3.绘制草图

为进行模型对齐，需绘制草图。首先，通过【草图】菜单选择【面片草图】命令，设置基准平面为上步所建平面，并参照左图调整参数。然后，使用【绘制】功能区的【圆】和【直线】工具，绘制如右图所示的草图。2.鼠标外形逆向设计4.模型坐标系对齐

点击【对齐】菜单中的【手动对齐】命令，选择对齐对象后，按【下一阶段】按钮，并采用【X-Y-Z】方式（也可使用【3-2-1】方式）设置对齐参数，如左图所示。对齐完成后，删除特征树中的【平面1】和【草图1（面片）】以简化模型界面，便于后续建模，如右图所示。2.鼠标外形逆向设计5.领域分割

点击【领域】菜单【线段】功能区中的【自动分割】命令，在弹出的【自动分割】对话框中，根据模型的复杂程度，输入适当的【敏感度】。模型的复杂度越高，设置的【敏感度】也应越高，以便更好地分割出模型的细节。根据点云数据的杂点水平调整【面片粗糙度】，点击【估算】按钮可以显示一个合适的粗糙度值。点击【确定】按钮完成自动分割操作，此时需观察领域是否划分规则，若不规则，则可编辑相关参数后重新划分领域，如图所示。2.鼠标外形逆向设计6.面片拟合

选择模型领域划分后的上表面领域，点击【模型】菜单【向导】功能区中的【面片拟合】，在弹出的【面片拟合】对话框中参照如图①所示设置面片拟合的参数。点击【下一阶段】图标按钮，弹出如图②所示网格线，可对其进行网格调整以优化面片拟合效果，最后点击【OK】图标按钮完成面片拟合，如图③所示。1232.鼠标外形逆向设计7.模型外轮廓提取与草图绘制

点击【草图】菜单中的【面片草图】命令，在弹出的【面片草图的设置】对话框中，各项参数参照如图所示进行设置以提取出模型外轮廓。2.鼠标外形逆向设计

基于提取的模型外轮廓线，使用【绘制】功能区的绘图工具完成如图所示草图。2.鼠标外形逆向设计8.草图曲面拉伸

使用【模型】菜单【创建曲面】功能区中的【拉伸】功能，进行如图所示的草图曲面拉伸，拉伸效果为贯穿鼠标上表面的拟合曲面即可。2.鼠标外形逆向设计9.剪切曲面

使用【编辑】功能区中的【剪切曲面】功能，参照如左图所示选择剪切工具、对象及结果。隐藏拉伸曲面后的剪切效果如右图所示。2.鼠标外形逆向设计10.曲面体偏差分析

点击软件界面右侧的【精度分析面板的显示/隐藏】菜单，在弹出的对话框中选择【面片偏差】选项，即可得到以云图形式显示的偏差结果，如图所示。若体偏差较为显著，可通过调节曲面拟合参数来进行优化改善。2.鼠标外形逆向设计11.3D面片草图绘制

绘制3D草图，用于后续鼠标侧面的曲面重构。点击【3D草图】菜单【设置】功能区中的【3D面片草图】进入3D草图绘制，首先使用【绘制】功能区中的【转换实体】对鼠标上表面剪切曲面的全部边线进行转换，如图①所示；接着使用【断面】命令参照如图②所示绘制一条断面线；最后使用【样条曲线】命令绘制模型侧面上的多条首位封闭轮廓曲线，如图③所示。需注意的是，所绘轮廓曲线数量不宜过少，且需保持分布较均匀，轮廓曲率过渡较大处可适当多添加一些曲线。1232.鼠标外形逆向设计12.放样曲面

通过放样操作生成鼠标模型的侧面曲面。点击【模型】菜单【创建曲面】功能区中的【放样】命令，在弹出的【放样】对话框中，【轮廓】依次选取为如图所示的样条曲线，并将【切面的合并】和【闭合放样】进行勾选，最后点击【OK】图标按钮完成放样。2.鼠标外形逆向设计13.延长曲面

点击【编辑】功能区中的【延长曲面】命令，分别对模型上表面曲面及侧面曲面进行延长，延长距离可自定，满足各曲面间相交即可。如左图和右图所示。2.鼠标外形逆向设计14.剪切与缝合曲面

首先对上一步操作中的两曲面进行剪切以去掉多余边缘曲面，剪切方法与前面相关操作类似，此处不再赘述。接着点击【编辑】功能区中的【缝合】命令进行两曲面间的缝合，如图所示。2.鼠标外形逆向设计15.绘制草图

点击【草图】菜单【设置】功能区中的【草图】，绘制如图所示的一条与坐标系轴线重合的直线。2.鼠标外形逆向设计16.拉伸曲面点击【创建曲面】功能区中的【拉伸】命令，对上一步操作所绘草图进行拉伸，在弹出的【拉伸】对话框中，对【反方向】进行勾选，两方向的拉伸距离超过该拉伸平面上的鼠标模型轮廓即可，如图所示。2.鼠标外形逆向设计17.剪切曲面

对鼠标的多余边缘曲面进行剪切，具体剪切方法可参照前面相关操作，此处不再赘述。完成后如图所示。2.鼠标外形逆向设计18.缝合曲面

点击【编辑】功能区中的【缝合】命令，将鼠标曲面进行缝合。对于缝合后形成的封闭模型，系统会自动将其转化为实体模型，如图所示。2.鼠标外形逆向设计19.绘制模型的细节特征草图

使用【面片草图】绘制方法，绘制如图所示封闭草图。2.鼠标外形逆向设计20.切割拉伸

点击【模型】菜单【创建实体】功能区中的【拉伸】命令，在弹出的【拉伸】对话框中勾选上【反方向】和【切割】，两侧拉伸方向均为0.5mm，如图所示。2.鼠标外形逆向设计21.插入领域使用工具栏中的【画笔选择模式】工具，涂选如图所示区域，点击【领域】菜单【编辑】功能区中的【插入】命令进行领域添加。2.鼠标外形逆向设计22.面片拟合点击【模型】菜单【向导】功能区中的【面片拟合】命令，对上一步操作所得领域进行曲面拟合，生成的拟合曲面如图所示。2.鼠标外形逆向设计23.绘制细节特征草图

使用【草图】方法，选择模型坐标系底平面绘制如图所示草图。2.鼠标外形逆向设计24.拉伸曲面点击【创建曲面】功能区中的【拉伸】命令，对上一步操作所绘草图进行拉伸，拉伸距离超过鼠标滚轮处的拟合曲面即可，如图所示。2.鼠标外形逆向设计25.剪切曲面

对鼠标滚轮处的拟合曲面及拉伸曲面进行相互剪切，保留与滚轮处沉槽相对于的曲面即可。26.赋厚曲面

点击【模型】菜单【编辑】功能区中的【赋厚曲面】命令，对上一步剪切操作所得曲面进行赋厚，在弹出的【赋厚曲面】对话框中，【厚度】输入为0.5mm，并勾选上【切割】，如图所示。2.鼠标外形逆向设计27.鼠标滚轮草图绘制

使用【面片草图】方法，参照如图所示绘制鼠标滚轮草图。2.鼠标外形逆向设计28.鼠标滚轮草图拉伸

点击【模型】菜单【创建实体】功能区中的【拉伸】命令，对上一步所绘草图进行两侧对称拉伸，在弹出的【拉伸】对话框中勾选上【反方向】和【合并】，两侧拉伸距离均为3mm，如图所示。2.鼠标外形逆向设计29.构建鼠标脚垫特征

首先使用【面片草图】方法，绘制鼠标模型的单侧脚垫特征草图。接着对其进行实体拉伸，拉伸距离为0.5mm，如图所示。值得注意的是，此处无需勾选【拉伸】对话框中的【合并】。2.鼠标外形逆向设计30.实体镜像点击【模型】菜单【阵列】功能区中的【镜像】命令，对上一步操作所得实体进行特征镜像。在弹出的【镜像】对话框中，【体】选择为鼠标单侧的两脚垫实体，【对称平面】选择为如图所示平面。2.鼠标外形逆向设计31.构造其余细节特征

使用【面片草图】方法，绘制鼠标模型底平面上的沉槽特征草图。接着对其进行实体拉伸，此处拉伸【方法】选择为【到领域】，如图3.4-39所示。至此，得到的鼠标实体模型如图所示。2.鼠标外形逆向设计32.倒角

点击【模型】菜单【编辑】功能区中的【倒角】或【圆角】命令，对鼠标模型的相应区域进行倒角，如图所示。2.鼠标外形逆向设计33.体偏差分析

对模型进行体偏差分析，如图所示。若某处特征的体偏差较为显著，可通过编辑该特征的相应参数来进行优化改善。2.鼠标外形逆向设计34.模型实体合并

在前面操作中，由于需要进行特征镜像操作，故部分实体子模型并未与鼠标主体模型进行合并，此处需对其进行布尔合并以便于导出完整的鼠标实体模型。点击【模型】菜单【编辑】功能区中的【布尔运算】命令，在弹出的【布尔运算】对话框中，【操作方法】选择为【合并】，【工具要素】选择为模型树中的所有实体，如图所示。2.鼠标外形逆向设计35.导出实体模型

将逆向重构所得鼠标实体模型进行导出，为后续的模型3D打印制造提供数据支持。在模型树上选择【实体】并右击，在弹出的如图所示对话框中选择【输出】，将模型保存为【.stp】文件至相应文件夹即可。

至此，完成鼠标模型的逆向重构，所得实体模型可用于直接制造、创新设计或功能优化等。3.项目答辩方式根据小组项目完成情况与教学进度抽取3-9组根据考评表进行项目答辩,答辩内容应包含团队介绍、项目软件操作、项目硬件操作、项目后期制作、其它知识要点学习、团队学习风貌展示、团队总结体会。4.课后作业老师可根据授课目标进行总结!请描述鼠标模型由点云数据到CAD模型的关键操作流程任务1

在鼠标模型逆向重构过程中，还有哪些建模方法或建模思路？任务2-谢谢聆听ENDTHANKS4.4鼠标外形3D打印与后处理项目四1234CONTENTS目录鼠标外形3D打印与后处理任务学习目标及内容课后作业项目答辩方式1.任务学习目标及内容鼠标模型的切片学习内容熟悉CHITUBOX切片软件的基本使用方法学习目标掌握LCD打印机的基本打印操作学习目标鼠标模型的3D打印及其后处理学习内容掌握LCD打印件的后处理方法学习目标2.鼠标外形3D打印与后处理鼠标模型切片CHITUBOX是一款专业的3D打印切片软件，它集成了先进的切片算法和丰富的打印设置选项，能够为用户提供高效、精准的切片服务。CHITUBOX支持多种3D模型格式导入，用户可以根据实际需求进行模型修复、缩放、旋转等操作。在切片过程中，用户可以根据不同的打印机型号和材料类型，灵活调整打印参数，以获得最佳的打印效果。此外，该软件还提供了丰富的支撑结构和填充方式选择，能够满足用户多样化的打印需求。在本任务中，将使用该软件完成鼠标模型的切片。1.转换模型文件格式

使用UG、Solidworks等三维建模软件打开上一任务所得【.stp】模型，并将其导出为切片软件可识别的【.stl】格式文件。2.鼠标外形3D打印与后处理鼠标模型切片2.导入模型文件至切片软件

打开CHITUBOX软件，点击界面右上角“打开文件”按钮，系统弹出“打开文件”对话框，选择保存的【.stl】鼠标模型文件并点击“打开”按钮以载入模型，如图所示。2.鼠标外形3D打印与后处理鼠标模型切片3.调整模型摆放位置

使用软件界面左侧工具对模型进行移动、旋转等操作，调整模型至合适位置，如图所示。2.鼠标外形3D打印与后处理鼠标模型切片4.实体模型镂空

点击界面上方工具栏中的【镂空】图标，对鼠标模型进行镂空处理。其中，【壁厚】设置为2mm，【精度】设置为30%，并勾选上【内】，如图所示。2.鼠标外形3D打印与后处理鼠标模型切片5.模型挖洞

对于封闭壳体模型，挖洞有助于释放打印过程中的内部应力、促进树脂排出和固化，以及方便后期处理和支撑结构的去除。点击界面上方工具栏中的【挖洞】图标，【形状】选择为【圆形】，【尺寸】输入为10mm，【深度】输入为8mm，【垂直于】选择为【模型】，并勾选上【保留洞】，如图所示。2.鼠标外形3D打印与后处理鼠标模型切片6.设置切片参数

点击【切片设置】按钮，弹出【切片设置】对话框，对其参数进行如图所示设置，其余参数保持默认不变。2.鼠标外形3D打印与后处理鼠标模型切片7.生成支撑

首先设置支撑参数。其中，【Z抬升高度（毫米）】设置为5，【支撑设置】勾选为【中】，【顶部】的【接触形状】选择为【球】，【底部】的【模型接触形状】也选择为【球】，其余参数默认不变。设置完成后，点击【+所有】即可生成支撑，如图所示。2.鼠标外形3D打印与后处理鼠标模型切片8.手动添加支撑

点击【添加支撑】图标按钮对鼠标添加更多支撑以提高打印过程中的稳定性，避免打印过程模型脱落，如图所示。2.鼠标外形3D打印与后处理鼠标模型切片9.切片并导出数据文件

点击【切片】开始切片，切片完成后，窗口右侧弹出切片预览窗口。拖动右侧滑块可预览切片轮廓图。点击【保存】选择合适位置保存切片文件，格式选择【.