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1、ee基于 PRO/E 的储钱罐逆向工程与模拟加工eee（ee）指导老师：ee【摘 要】本文分析比较了逆向工程中常见的几种测量方法，对一种由实物样件经三维激光扫描仪后得到的数据点云，直接生成 RPM 数模方法的数据采集方式及其原理进行了研究，提出了提高测量精度的一些措施。而且还研究了反求技术中的基于 Pro/E 软件的三维实体模型重构等关键技术，为快速原型技术的前端数据处理提供手段和方法。基于 Pro/E 的逆向工程关键技术的研究，本文所做的工作有下列几个方面：1.基于 Image ware 软件,对点云数据进行处理，在重构曲面的基础上实现三维建模；2.建立不同数据格式之间的转换步骤,可将不同测
2、量设备的数据格式自动转换为 Pro/E 可接受的格式。【关键词】逆向工程、三维建模、数据处理、点云、曲面重构eeThe reverse engineering of the piggy bank and simulation based on the Pro/Eee（ee） Tutor: eeAbstract： This paper analyses and discussed mostly the key techniques of RE. after summarized todays status of REs technology，analyzed some measure metho
3、d of RE，and emphasized introduce the data gathering and it is theory of points data that is gained through 3D numeral digital taking pictures，and had some analyses of improve measure precision. And the paper also researched some pivotal technology，for example，data rapid gaining base pro/e software o
4、n 3D solid model design，and it afforded instrumentality and method for data disposing and products design. For study the key techniques of RE based Pro/E software，The principal research work and conclusions are listed as follows：1. Building solid modeling based Image-ware modeling software through t
5、he “points cloud” data，and achieving 3D building modeling based surface；2. Because gaining different data format by different measure device，for the data format can be accepted by Pro/E software，building a program for transform between different data.Key Word： Reverse Engineering Three-dimensional m
6、odeling Data disposing Points cloud Surface reconstructioneeI目 录1. 概述.11.1 引言.11.2 逆向工程原理简介.11.3 逆向工程的特点.41.3.1 逆向工程研究的现状及发展趋势 .41.3.2 逆向工程与快速原型制造技术的结合 .71.3.3 研究论文的主要方法，内容及目的意义 .81.4 逆向建模的一般流程.112. 逆向工程中的数据测量和处理.132.1 非接触式数字化测量.132.2 测量数据分析.142.3 点云数据的输出 .153. 曲面重构和 CAD 建模技术.173.1 曲线拟合.173.2 曲面重构的理
7、论和方法.173.4 基于 pro/e 软件的建模技术 .214. 建立储钱罐的外形具体步骤.224.1 储钱罐的外形逆向开发流程.224.2 模型分析.224.3 获取扫描的点云图.224.4 曲面造型过程.244.4.1 造型前的准备.24eeII4.4.2 输入点云数据.254.4.3 点云数据处理 .264.4.4 包络处理.284.4.5 移除腹板.284 .5 重新造型.314 .6 曲面实体化.334 .7 实体造型.335. 反求工程与快速原型制造技术相结合.345.1 简介.346. 结论与展望.376.1 结论.376.2 展望.37致谢.39参考文献.40ee11. 概述
8、1.1 引言：工业中的许多领域，需要创建已存在物体的计算机几何模型，由实际物体的形体来生成计算机几何模型，这项工程称反求工程，也称为逆向工程。快速原型技术(Rapid Prototyping Technology)是指基于离散堆积原理，由三维电子模型直接驱动的三维实体成形技术。反求工程与快速原型技术，简称为RE 与RP技术，目前已经得到越来越广泛的应用。国内外针对RE 和RP 技术的研究工作主要在两个方面，一是继续在已成熟的自由曲线和曲面重构理论上继续有所突破，二是在实际的测量、数据处理和重构CAD 模型上逐渐集成和完善，包括反求工程中的数据测量、数据处理、曲面重构以及快速原型的原理、分类、特
9、点、应用等，以及RE 和RP 的集成应用等。1.2 逆向工程原理简介：在汽车、航空等工业领域中，对复杂曲面的设计，目前CAD 软件（如Pro/E、UG、CATIA 等）还很难满足要求，仍然需要采用粘土、木头或纤维玻璃的手工模型来描述零件的复杂曲面。反求工程能够将实物模型转化为CAD 模型，实现对象数字化，从而建立起产品的数字化模型。反求工程可以简单的定义为这样一个过程：在没有工程图纸的情况下，对实际的物体模型进行测量，通过对测量信息的分析和处理来构造其CAD 模型的过程，由实际模型反求出设计模型来。传统的正向设计与制造是从图纸到零件产品，而反求工程的设计是从零件或原型到二维图纸或三维模型，再经
10、过制造过程到零件，两者之间的比较如下:(a)正向工程流程（b）反向工程流程产品需求概念设计CAD设计 评估工艺 评估CAMCAE实物模型数字点云CADCAMCAE 设计 评估工艺 评估ee2图1.1 正向工程流程和反向工程流程的比较1.1 所示，所谓反求（或逆向） ，是相对传统的从设计图纸（或模型）加工出实际产品来的正向过程而言的。反求工程与传统的正向设计的根本区别在于：正向设计是由抽象的较高层次概念或独立实现的设计过渡到设计的物理实现，从设计概念到 CAD 模型有一个明确的过程；而反求工程是基于一个可以获得的实物模型来构造出它的设计概念，并且可以通过对重构模型特征参数的调整和修改来达到对实物模型的逼近或修改的目的，以满足生产要求。反求工程通常从测量一个已存在的实际物体开始，这样就能生成一个曲面或实体模型，以便能充分利用 CAD/CAM 技术进行修改和重构。一旦重构出自由曲面和建立 CAD 模型后，再可进行后续操作，如零件设计、有限元分析、模型修改、误差分析、模具设计以及数控加工指令生成等。图1.2 反求工程的基本阶段图1.3 反求工程的过程图1.4 反求工程的数据处理和建模反求工程
