增材制造工艺与应用 教案 项目二 任务6 完成多特征零件的三维扫描、逆向设计与切片处理

增材制造工艺与应用教案课程名称增材制造工艺与应用课题名称（项目、任务、情境）项目二认识增材制造前处理任务6多特征零件的三维扫描、逆向设计与切片处理授课地点理实一体实训室课时教学目标知识目标掌握零件的前处理和后处理方法能力（技能）目标能使用扫描和切片软件进行零件处理情感目标培养学生严谨、精益求精的工匠精神。教学重点难点重点零件的前处理方法难点零件的后处理方法教学资源多媒体教学课件、教材能力训练任务及案例使用扫描和切片软件进行零件处理课堂反思

步骤时间分配教学内容教学方法教学手段学生活动旧课复习1.SLM软件2.PowerRPSLX工艺规划软件（1）扫描方式（2）填充参数（3）边框参数提问法PPT展示问题，引发学生思考抢答，赢得平时成绩告知本节课我们学习项目二认识增材制造前处理任务6多特征零件的三维扫描、逆向设计与切片处理讲授法引入任务描述：图2-19所示为多特征零件实物，现需要制作2倍大小的快速原型，模型精度需在0.05mm以内，为该物体的最终量化生产提供优化依据。讲授法操练1.特征分析：该零件存在多种常规特征与一个任意曲面，从建模角度考虑，常规特征可以通过尺规测量方式得到形状尺寸及位置尺寸，但任意曲面无法通过尺规测量得到有效数据，因此该模型最佳建模方式为扫描建模，且因精度过高，无法在扫描后直接封装使用，需配合逆向建模软件进行逆向设计。2.前处理：确定物体的精度要求，选择合适的扫描仪，并对扫描物体进行喷粉及贴点操作，效果如图2-20所示。图2-20喷粉及贴点3.扫描件处理：如图2-21，是扫描后所得到得点云文件，而缺失的孔洞为标记点所在位置，我们可以在GeomagicWrap软件内对点云进行修复编辑。图2-21扫描初始点云(1)选择非连接项：选择非连接项时为了快速去除大多数与模型无关的杂点、噪点的指令。(2)减少噪音：调整因过于靠近模型而不好清除的噪点，使扫描点更加规整。(3)统一：当扫描点过多时，处理点云的负担将过大，对电脑要求急剧升高，因此需要对点进行筛选处理，统一就是将点进行合理的筛选，方便后续的操作。(4)封装：将点云转换为三角面片体，如图2-22所示。图2-22封装模型(5)填充孔洞：如果对模型本身要求不高，且扫描的模型完整度较高时，经过填补缺陷后，即可进行打印，填补效果如图2-23所示。①全部填充：可将所有破损边缘填充，但只适合小周长破损位置修补，在曲率变化较大位置效果极差。（该功能可限制最大填补周长，但无法识别曲率）②填充单个孔：填充单个孔可选择填充的曲率和填充的方式，是比较万能的填充方法，但只在孔洞多时操作较繁琐。图2-23填充孔该模型因精度要求较高，到此即可作为逆向建模的前置处理，可将模型导出为stl格式，后续可使用建模软件开始逆向建模。讲授法PPT课件笔记记录深化4.逆向建模：以下介绍我们以UG软件为主要操作说明，其余软件逆向建模时所经历的思路一致，具体指令根据各个软件的情况做修改。（1）坐标对齐因扫描文件为任意空间位置，如图2-25所示，因此需要先将模型坐标系与空间坐标系对齐，方便后续的操作。图2-25扫描件空间位置①在UG中，选择空间直线，打开选择过滤器，点亮“面上的点”功能，在零件的基准三面各做两条交叉曲线，所做曲线尽量选择跨度较大且平整的面。如图2-26所示。图2-26绘制空间交叉曲线②绘制完成后，点击基准平面，分别点击各个交叉直线，制作基准面，为后续的坐标对齐做准备。如图2-27所示。图2-27基座面的创建③点击功能对象移动，选择CSYS到CSYS，初始选择三平面，最终到达绝对CSYS，点击预览可以看到最终效果。如图2-28所示.图2-28坐标对齐（2）特征绘制多特征上可以观测到许多规则的特征，我们可以根据各种特征的特性，将各种特征分为三类，分别是拉伸面特征、回转面特征、任意曲面特征。直纹面特征：从某一固定方向截取特征任意位置，所得到的截面均为相同的特征；回转面特征：由一个图形围绕一条发生母线旋转后得到的特征；任意曲面特征：无规则的连续面，通常将非直纹面与回转面的特征均划分至此类根据分析的特征特性，对模型特征进行建模。5.模型精度对比将模型导出为通用格式（iges、step等），并将移动位置后的stl模型也导出为stl格式，使用GeomagicControl软件进行精度对比。将逆向后的模型与移动坐标后的原数据导入GeomagicControl软件，在分析栏选择3D比较，在编辑色谱后点击运用，即可观测到模型的精度误差（如图2-29所示），在满足0.05mm的精度后，即可进行最后的缩放。讲授法PPT展示图片笔记记录训练 分组讨论：1.零件的三维扫描方法2.零件的逆向设计方法3.零件的切片处理方法抢答法PPT展示抢答，为小组得分总结1.特征分析