中国计量学院机电工程学院机械专业 逆向工程试验报告期末上交保90分Word文档下载推荐.docx

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1.电脑一台

2.手持激光扫描仪一台

3.自选实体一个（如图2.1）

实验成绩：

主管教师签名：

3、实验步骤记录

（1）数据采集阶段

本实验中采用的是非接触式手持激光测量仪—HANDYSCAN，来自加拿大CREAFORM公司。

简单来讲，具有以下优点：

1、扫描无死角，重复扫描不分层；

2、扫描结果直接生成.STL三角网格面格式，大大缩短了产品开发周期；

3、轻松完成组合（装配）扫描，扫描结果共用座标系；

扫描结束后将所得的数据存盘保存，文件保存的格式是*.stl。

（2）GeomagicStudio点阶段处理技术

GeomagicStudio点处理阶段基本操作流程如图3.2.1所示。

去除体外孤点

去除非连接项

合并点对象

数据封装

统一采样

减少噪声

图3.2.1

步骤1打开数据采集阶段所保存的“*.stl”文件

启动GeomagicStudio软件，选择【文件】-【打开】命令，系统弹出“打开文件”对话框，查找点云数据文件夹并选中文件，然后单击【打开】按钮，在工作区显示点云数据如图3.2.2所示。

图3.2.2

步骤2选择非连接项

选择菜单【编辑】-【选择】-【非连接项】，在管理器面板中弹出图3.2.3所示的“选择非连接项”对话框。

在“分割”下拉列表框中选择“低”分割方式，这样系统会选择在拐角处离主云很近但不属于它们的一部分点。

“尺寸”按默认值“5.0”，单击下方的【确定】按钮。

点云中的非连接项被选中，并呈现红色，如图3.2.4所示。

图3.2.3

图3.2.4

步骤3删除非连接点云

选择菜单【点】-【删除】或按下键盘上的Delete键删除非连接点云

步骤4去除体外孤点

选择菜单【编辑】-【选择】-【体外孤点】，在管理器面板中出现如图3.2.5所示的“选择体外孤点”对话框，设置“敏感性”的值为85，单击【确定】按钮。

此时体外孤点被选中，呈现红色，如图3.2.6所示。

按下键盘上的Delete键删除体外孤点。

图3.2.6

图3.2.5

结合以上两步删除非主云点的操作，从操作效果来看，去除的效果不是很明显，因此，在处理时应该手动删除非主云点。

下面将进行手动删除。

步骤5手动删除非主云噪声点

使用工具栏中【套索】工具，选择所有的非主云噪声点，按下键盘上的Delete键，将无用的点云删除。

操作效果如图3.2.7所示。

图3.2.7

步骤6为点云数据添加底面

在上面步骤的操作中我们删除了物体的底面点云数据，因此我们将手动添加一些点，为物体造出底面。

选择菜单【添加点】，在弹出的对话框中，依次选择“定义平面”“三个点”命令，如图3.2.8所示，在点云的底部选取尽量在最底下的三个点，构成一个平面点集，从而完成此步骤。

完成图如图3.2.9所示。

图3.2.9

图3.2.8

步骤7保存点云

为了防止后面的操作出现错误，先对手动降噪后的点云进行保存。

选择菜单【文件】-【保存】，在弹出的对话框中，选择合适的保存路径，单击【保存】按钮退出命令。

步骤8数据封装

选择菜单【点】-【封装】，弹出“计算封装”对话框，如图3.2.10所示。

在“封装类型”中选择“曲面”，选中“目标三角形”单选框，设置目标三角形数为“180000”。

单击【确定】按钮，得到如图3.2.11所示的封装效果图。

到此进入“多边形阶段”。

图3.2.10

图3.2.11

（3）GeomagicStudio多边形阶段处理技术

GeomagicStudio多边形处理阶段基本操作流程如图3.3.1所示。

创建流型

填充孔

去除特征

砂纸光滑打磨

松弛多边形

编辑边界

修复相交区域

创建/拟合孔

图3.3.1

步骤1打开上述步骤所保存的封装文件

图3.3.2

启动GeomagicStudio软件，选择【文件】-【打开】命令，系统弹出“打开文件”对话框，查找封装文件夹并选中文件，然后单击【打开】按钮，在工作区显示点云数据如图3.3.2所示。

步骤2隐藏点云，显示多边形模型

步骤3创建流型

为了删除模型上的一些非流动的三角形，先对多边形阶段的模型创建流型。

选择菜单【多边形】-【创建流型】-【封闭】，系统为模型创建一个封闭的流型，，即从封装的对象中（封闭体）删除非流型三角形。

步骤4填充孔

选择菜单【多边形】-【填充孔】命令时，系统会弹出图3.3.3所示的对话框，选择【全部填充】命令，点击“确定”按钮。

填充后的效果图如下图3.3.4所示。

图3.3.3

图3.3.4

注意，在填充孔命令中，该模型还用到了【生成桥填充】和【单孔填充】命令，这里不在赘述，具体操作方法和全部填充命令类似。

步骤5简化多边形

选择菜单【多边形】-【简化多边形】。

在模型管理器中弹出两种简化方式：

（1）基于减少三角形数量，即更少的三角形来表示模型载体。

（2）基于公差的限制，对三角形进行移动与合并。

在此，我们选择基于“三角形计数”的模式，选中“固定边界”单选框，设置“减少到百分比”为80%，选中“基于曲率优先”复选框，单击【确定】按钮，可以看到三角形的数量会有所减少。

步骤6砂纸打磨与去除特征

选择菜单栏【多边形】-【砂纸】，在模型管理器中弹出如图3.3.5所示的“砂纸”对话框，选择“快速平滑处理”复选框，强度值设置在最大位置，在“选项”命令中，同时单击“固定边界”复选框。

处理结果如图3.3.6所示。

图3.3.5

图3.3.6

步骤7锐化

（1）选择菜单【多边形】-【锐化向导】，在管理器面板中弹出“锐化向导”对话框。

设置“曲率敏感性”为70.0，设置“分隔符敏感度”为40.0，“最小区域”为32.85.单击【计算区域】按钮。

模型上高曲率的区域将以红色加亮，这些区域称为轮廓镶边。

轮廓边之间的区域以不同的颜色显示，如图3.3.7所示。

图3.3.8

图3.3.7

（2）接下来，需要手动添加或删除一些区域。

按下“Ctrl”键，用“画笔工具”在模型上选择去掉一些轮廓镶边。

如图3.3.8所示。

除了上面介绍的方法，还可以去掉一些很小的孤立的区域，可以单击【删除岛】命令。

如果想把颜色不同的两个区域连接到一起，可以使用“合并区域”命令，然后按住鼠标左键在两个区域的公共边界上画一条线，两个区域就合并在一起。

（3）以上工作完成以后，单击“抽取”按钮，轮廓线会依据轮廓被抽取出来。

图3.3.9

图3.3.10

（4）单击【下一步】按钮，进入曲线编辑对话框，模型上应该出现如图3.3.9所示的轮廓线。

在这里，可以根据需要对曲线的顶点做局部的修改（这里不在赘述）。

因为曲线还是比较规则的，所以再次单击下一步按钮，直接进入到延伸对话框。

单击【延伸】按钮，曲线向两边延伸出两条黑色的线，如图3.3.10所示。

这两条黑线之间的范围就是锐化时候曲率变化最明显的位置。

默认“因子”值为1.0，单击下一步按钮，再次进入曲线编辑对话框，不过仍然不需要对他进行编辑。

（5）再次单击【下一步】按钮，进入更新栅格对话框。

单击【更新栅格】按钮，在黑色的延伸线之间构建了一个蓝色的格栅网状物。

这是对将看到的新的锐化多边形的预览。

接着单击【锐化多边形】，模型的表面将沿着这些栅格被锐化，单击【确定】，退出“锐化向导”命令。

步骤8保存文件

处理完成的整个模型需要保存处理。

选择菜单栏【文件】-【另存为】，弹出的“另存为”对话框，选择合适的路径，以适当的名称命名，单击【保存（s）】按钮即可。

到此实体的多边形阶段处理工作就结束了。

下一步，我们将进入到形状处理阶段。

（4）GeomagicStudio形状阶段阶段处理技术

GeomagicStudio形状处理阶段基本操作流程如图3.4.1所示。

自动拟合曲面

探测曲率

编辑轮廓线

探测轮廓线

图3.4.1

曲面输出

曲面片处理

格式生成处理

曲面生成

步骤1打开上步骤中所保存的文件

启动GeomagicStudio软件，选择菜单【文件】-【打开】命令，系统弹出“打开文件”对话框，查找上步骤所保存的文件并选中文件，然后单击【打开】按钮，在工作区显示多边形模型。

步骤2探测曲率

选择菜单【轮廓线】-【探测曲率】，在管理器面板中弹出“探测曲率”对话框。

选中“自动估计”复选框，“曲率级别”为0.3。

选中“简化轮廓线”复选框。

单击【应用】按钮，得到如图3.4.2所示的轮廓线，单击【确定】按钮，完成该命令。

图3.4.2

步骤3升级或约束轮廓线

选择菜单【轮廓线】-【升级/约束】，在管理器面板中弹出“升级/约束”对话框。

单击黑色轮廓线，将它们升级成橘黄色线。

步骤4编辑曲面片定点

选择菜单【曲面片】-【编辑曲面片】，弹出“编辑曲面片”对话框，在对话框中按默认选项。

拖动去面片定点进行调整。

对前端的调整效果进行自由调节，满意后单击【确定】按钮。

步骤5构建栅格

选择菜单【栅格】-【构建栅格】，控制面板弹出如图3.4.3所示的对话框。

设置“分辨率”为20，并单击【确定】按钮。

这意味着在每个曲面片里将会生成20个更小的曲面片，这些曲面片以直角的形式分布于大的曲面片里。

NURBS曲面的控制点将遵循这些栅格。

单击【应用】按钮生成如图3.4.4的模型。

单击【确定】按钮退出命令。

图3.4.4

图3.4.3

步骤6拟合曲面

选择菜单【NURBS】-【拟合曲面】，控制面板弹出如图3.4.5所示的对话框，选择“适应性”单选框，设置如图所示的相关参数。

单击【确定】按钮，这个操作自动拟合一个连续的NURBS曲面到栅格网上。

生成的NURBS曲面如图3.4.6所示。

到这里曲面的拟合就完成了。

图3.4.6

图3.4.5

步骤7保存文件

选择菜单【文件】-【另存为】，弹出“另存为”对话框，在“类型”中选择“IGSFile”曲面文件，单击【保存】按钮，即可保存为“*.igs”。

到此，我们就完成了一个实体的反求过程。

4、总结反思

通过实训，从开始实训产品的确定到产品逆向成型，我们组认真分析总结，不断的查找资料在遇到不懂的地方时及时讨论以及请教老师，使得我们的逆向设计实训紧张有序的进行，在完成实训的过程中我们通过查阅相关资料、参考相关视频，使得我们对相关方面知识的掌握和对我们的软件运用能力的提高有了很大的帮助，与此同时在我们讨论的过程中培养了我们与人沟通交流的能力。

这次实训给我印象最深的地方有如下几点，第一是在实训的开始时我们拿产品过去扫描，由于对扫描仪的不熟悉使得我们的扫描工作一直未能完成，后来我们就站在旁边看着老师如何操作和别的组的同学扫描，看过几遍后就对扫描该注意的问题有了明确的认识，然后再对自己组的产品进行扫描，黄天不负有心人进过我们的努力第一遍就把产品扫描完成；

第二是在对产品进行建模时，由于我们的点云处理的不够好，使得在创建曲面时始终不怎么理想，要不是面与面之间没法相切就是面创建不成功，面对这情况我始终没有放弃，一遍又一遍的修改曲线，一遍又一遍的调整相关参数，经过自己的努力最后终于把所有面都创建成功而且光顺相切，我觉得我真正学到了东西，付出是值得的！