基于geomagic studio 12的方向盘建模-反求工程

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1、 逆向工程实验报告 实验课程实验课程 反求工程与快速制造 实验题目实验题目 基于 Geomagic Studio 12 的方向盘建模 学学 院院 机电 专业专业 机械 班级班级 10 机械 2 学生姓名学生姓名 岳冬林 学号学号 1000101235 指导老师：指导老师：卿兆波 目录目录 一、实验目的 3 二、实验原理 3 三、使用仪器、材料 3 四、实验步骤 3 五建模过程 4 5.1.点云阶段 . 4 5.1.1 点云除噪 4 5.2 多边形阶段 . 6 5.2.1 填充孔 6 5.2.2 平面截面 6 5.2.3 简化多边形 7 5.2.4 拟合曲面 . 7 5.2.5 边界处理 9 5

2、.2.6 平滑处理 9 5.2.7 镜像 . 11 5.2.8 网格医生和去除特征 12 5.3 曲面阶段 13 5.3.1 创建曲面片 . 13 5.3.2 探测曲率 . 14 5.3.3 构造曲面片 . 14 5.3.4 修理曲面片 . 15 5.3.5 构造栅格 . 15 5.3.6 拟合曲面 . 16 5.4 创建拟合孔以及伸出边界 16 5.5.抽壳 17 5.6 与实物图比较 18 六、实验结果分析 . 18 七、实验思考及建议 . 19 一、一、实验目的实验目的 1. 初步认识实物的反求工程与快速制造的高科技设备； 2. 认识并掌握 geomagic studio 12 软件的使

3、用； 3. 能熟练掌握对某个零件进行从扫描到软件建模的步骤。 二、实验原理二、实验原理 三维激光扫描仪可快速测得物体的轮廓几何数据，加以建构、编辑、修改生成通 用输出格式的曲面数字化模型,再将扫描出的数据在 geomagic studio 12 软件中进 行从点云到多边形再到曲面阶段的建模，完成对一个实体零件的反求。 三、使用仪器、材料三、使用仪器、材料 3D 手持扫描仪、方向盘、装有 geomagic studio 12 软件的 windows8 操作系统 的计算机。 图 3.1 手持式 3D 扫描仪 图 3.2 实物图-方向盘 四、实验步骤四、实验步骤 1、开启 3D 扫描仪，打开扫描软件

4、，对要扫描的零件进行检查评定，看是否有需要贴 标签的曲面。 2、调试好后，将方向盘放在载物台上，设置软件的各个数据，开始扫描。 3、扫描结束后，等待一段时间，电脑处理完数据后，就生成一个方向盘的模型。 4、保存数据，转换到 geomagic studio 12 能识别的格式，关好电脑，实验结束。 五建模过程五建模过程 建模共分为三个阶段， 点云阶段、 多边形阶段和曲面阶段。 下面将详细介绍每个 阶段的过程，以及所使用的命令。 5.1.5.1.点云阶段点云阶段 5.1.1 点云除噪点云除噪 原始点云数据如图所示： 从图中可以看出，方向盘模型的外部有许多多余的点云数据需要删除。 图 5.1 原始点

5、云数据 点云阶段主要把实体外部的点云去除，所用命令有下面一些： 图 5.2 点云编辑命令 5.1.1.15.1.1.1 手动除噪手动除噪 手动除噪就是手动选择噪点用删除按扭或者按 Delete 键，达到删除噪点命 令。手动除噪需要用到以下一些工具： 套索工具，套选点云 画笔工具，根据笔刷大小笔刷规迹选择点云 椭圆工具，椭圆选择工具 定制区域模式工具，手工打点选择点云数据。 框选工具，柜形框选工具。 5.1.1.25.1.1.2 自动除噪自动除噪 图 5.3 3 种点云编辑参数选择 图 5.4 多余点云数据去除后 封装：封装： 图 5.5 封装后效果图 非连接项： 这个命令选择的是那些偏离主点云

6、的点束， 这个命令有两个选项 来调节其选择范围。分隔下拉菜单的高、中、低选项，表示点束距离主点云 几种不同程度的选中距离大小的值，表示多大面积的点被选中，5 就表示软 件将选择的是那些数量是点云总量的 5%或更少的孤立点群。 选择体外弧点，这个命令选择的是偏离主点云的散点。敏感性的数值越大， 偏离主点云越小的点则会被选择。 减少噪音，减少噪音命令有助于减少在扫描中噪音点到最少，因而更好地表 现相关的物体形状。 5.25.2 多边形阶段多边形阶段 5.2.1 填充孔填充孔 图 5.7 填充孔命令 ：填充一个完整开口，如下图所示: : :填充部分孔 ：填充桥接孔，分布将孔填充 5.2.2 平面截面

7、平面截面 图 5.8 平面截面命令 截面后边界变得平整，如图所示： 图 5.9 平面截面以后 5.2.3 简化多边形简化多边形 减少三角形数目但不影响曲面质量。 图 5.10 简化多边形 5.2.4 拟合拟合曲面曲面 有些曲面可以拟合到基本曲面，如平面和圆柱面。首先是拟合平面： 先用画笔工具选择一小块区域： 然后选择有界组件自动选择一块要拟合的区域： 图 5.11 拟合平面以前 然后选择拟合到平面： 拟合后效果： 图 5.12 拟合平面以后 同样方法拟合圆柱面： 图 5.13 拟合圆柱以后 5.2.5 边界处理边界处理 边界编辑是以改变数据边界为目的，修改数据边界形状的命令。 进入修改对话框，

8、 有两种边界定义， 整个边界和部分边界。 一般部分边界相对用 的较多，选择部分边界，选择两点，和所包括的边界。然后通过改变控制点的数量来 改变边界的造型。 图 5.14 边界处理编辑框 未编辑好的边界 已编辑好的边界 图 5.15 边界处理前后效果对比 5.2.6 平滑处理平滑处理 1) 减少噪音 减少噪音里有三种参数类型分别是自由曲面形状、棱柱形（保守） 、棱柱 形（积极） 。 大多数平滑都用自由曲面形状，对于特别尖锐的数据，可以选用后两种类 型进行平滑。 平滑极别可以调到第二档， 迭代次数可以调整到 1， 偏差限制到 0.2mm。 尤其是偏差限制非常重要，影响到数据的真实性。 选中显示偏差

9、项目框，将会显示三角形的移动量，这个移动量是相对于使 用这个命令之前的位置。 图 5.16 减少噪音编辑框 2) 松弛和删除钉状物等 图 5.17 松弛多边形编辑框 松驰选项里有平滑级别，强度（strength)，曲率优先(Curvature Priority)， 三项参数设置。 强度就像砂纸上的粗砂，光滑级别就像在表面摩擦的次数。 移动强度下的滑块至从左边起的第四个刻度处，表明大约整个强度的 40%。移动 平滑级别滑块至缺省的位置至中间， 点击应用开始平滑， 来回移动平滑级别下的滑块 来实时地查看曲面的光滑程度。要改变强度设置，必须重置后再设置再应用。 选中显示偏差多选框， 将会显示三角形的

10、移动量， 这个移动量是相对使用这个命 令之前的拉置。当你移动滑块时，将实时地更新偏差。 删除钉状物： 该命令也是平滑的一种命令， 应用该命令可以把数据上的尖点数据 一并删除，使数据实现平滑的作用。 平滑处理后：平滑处理后： 图 5.18 平滑处理后效果图 5.2.7 镜像镜像 由于点云数据只有零件的一半， 而零件基本对称， 所以可以使用镜像命令产生零 件的另一半。 图 5.19 镜像过程图 镜像后镜像后： 图 5.20 镜像后效果图 5.2.8 网格医生和去除特征网格医生和去除特征 1) 网格医生命令：可以自动修复多边形网格内的缺陷。 图 5.21 网格探测结果图 2) 去除特征：目的是去除重

11、叠的三角形。先将有特征的部位选择好。选择后去 除特征图标才会有效， 直接点击该命令的图标后， 软件将执行去除特征操作。 下图是去除特征前后的对比效果。 图 5.22 去除特征前后对比 3) 去除多余材料 图 5.23 去除多余材料前后效果图 处理后的效果图： 图 5.24 最终处理好效果图 5.35.3 曲面阶段曲面阶段 创建曲面的四个主要步骤： 5.3.15.3.1 创建曲面片创建曲面片 控测轮廓 线/曲率 构造曲面 片 修理曲面 片 构造格栅拟合曲面 5.3.2 探测曲率探测曲率 图 5.25 探测曲率效果图 5.3.3 构造曲面片构造曲面片 图 5.26 构造曲面片效果图 5.3.4 修

12、理曲面片修理曲面片 修理后：修理后： 图 5.27 修理曲面片后效果图 5.3.55.3.5 构造栅格构造栅格 目的是检测是否有交叉区域。 图 5.28 构造栅格效果图 没有红色区域，说明曲面片已经没有问题。 5.3.6 拟合曲面拟合曲面 最终效果图： 图 5.29 最终效果图 5.45.4 创建拟合孔创建拟合孔以及伸出边界以及伸出边界 1) 创建孔 进入创建拟合孔对话框，有三个项目可以选择，分别是创建孔、拟合孔、拟合圆 柱。 创建孔： 是在没有孔的表面上创建一个指定参数的孔特征。 选择创建孔命令， 在 想要创建孔的位置上点击鼠标左键， 然后在半径输入框里输入给定的半径值。 然后执 行即可。

13、拟合孔： 是在扫描数据上找到圆孔位置， 拟合一个圆孔。 选择拟合孔命令然在圆 孔边界上点击， 然后单击执行即可。 在这个选项下也可以调整圆孔的半径值， 一般可 以不调整。 图 5.30 创建孔前后对比图 2) 伸出边界 伸出边界以后： 图 5.31 伸出边界效果图 5.55.5. .抽壳抽壳 在抽壳中选择加厚命令，即把零件加厚。 抽壳后：抽壳后： 图 5.32 抽壳后效果图 5.65.6 与实物图比较与实物图比较 图 5.33 与实物对比效果图 六、实验结果分析六、实验结果分析 成功将扫描出的方向盘在 geomagic studio 软件中进行建模。 七、实验思考及建议七、实验思考及建议 1. 进行实验前，一定要对零件曲面形状进行充分分析； 2. 使用 geogmaic studio 软件时，需要耐心和细心； 3. 3D 手持式扫描仪只能扫描物体的外表轮廓， 不能扫描物体的内部， 激 光对物体表面上的有一些颜色不能扫描，如黑色； 4. 本实验让我们真正的见识到了反求工程的趣味性和实用性。