《基于GEOMAGIC逆向工程实验报告》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于GEOMAGIC逆向工程实验报告（29页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、逆向工程实验报告逆向工程实验报告逆向工程也称反求工程， 是指用一定的测量手段对实物或模型进行测量， 根据测量数据通过三维几何建模方法重构实物CAD 模型的过程。 它改变了从图样到实物的传统设计模式，为产品的快速开发和创立设计提供了一条新途径。GEOMAGIC STUDIO 由美国 RAINDROP 公司出品， 是逆向工程中应用最广泛的软件之一!利用 GEOMAGIC STUDIO可轻易根据实物零部件扫描所得的点云数据创立出完美的多边形模型和网格，并自动转换为NURBS 曲面，生成准确的数字模型!软件的工作流程与逆向工程技术的工作流程大致相似,其工作流程为点数据阶段多边形阶段成形阶段。点数据阶段
2、主要测量的数据点进行预处理,在多边形阶段主要是通过对多边形的编辑的已到达拟合曲面所需要的的优化数据,成形阶段是根据前一阶段编辑的数据,自动识别特征、 创立曲面。 NURBS 是 Non-Uniform RationalB-Splines 的缩写,意为非统一有理 B 样条。 简单地说,NURBS 造型总是由曲线和曲面来定义的,所以要在 NURBS 曲面上生成一条有棱角的边是很困难的。 正因为如此,NURBS 曲面特别适合做出各种复杂的曲面造型和表现特殊的效果,如人的面貌或流线型的跑车等。1. 1.点数据处理点数据处理扫描仪得到的数据会引入数据误差而且数据量庞大，为了后续工作方便准确进行需要去除数
3、据中的坏点、减少噪音、平滑数据、 分块数据整合对齐、在保证精度和特征的条件下进行数据精简。 同时由于测量方法和测量设备的影响会出现数据缺口， 这就需要对数据进行编辑来补齐数据。数据处理主要有一下几个方面：噪声过滤数据光顺数据精简2. 2.多边形处理阶段多边形处理阶段多边形处理阶段是在点云数据封装后通过一系列技术处理得到完整的多边形数据模型，为曲面处理打下根底。在多边形处理阶段首先要 “创立流型来删除模型中非流型的三角形数据， 否那么在后续处理中由于存在非流型的三角形而无法继续处理。 对于片状的模型可以创立 “翻开的流型，对于封闭的多边型模型可以创立“封闭的流型!本例中叶片模型需要创立“封闭的流
4、型来删除非流型的三角形。即使是不同的模型,对于点阶段和多边形阶段的操作都相类似,以上涉及的命令在任何模型点云的处理过程中几乎都会用到。一般情况下,多边形阶段编辑的好坏将决定最终曲面质量的好坏,因为多边形阶段的编辑结果直接进入下一个阶段:成形阶段。将经过综合处理的点云用 Polygon Mesh(多边形网格)进行封装。操作如下,点击 Points(点)Wrap(封装),点击 Surface(曲面)选项,点击 OK(确定)即得到初始三角网格曲面。多边形处理阶段即是在此根底上进行后续的修饰处理,具体的操作包括:a.孔洞修补。由于扫描过程中在标记处或者点云缺失处存在三角面的孔洞，需要对其进行修补以获得
5、完整的曲面。孔的填充方法有三种: 内部孔、边界孔和搭桥。针对模型中不同类型的孔，合理选择填充方法; 另外，对于边界比较杂乱的孔，可采取“先删后补的方法使曲面模型更加光滑。用边界选择工具将边界上的三角面选中并删除,直到孔洞周边的三角面无翘曲、曲率根本一致。选取“基于曲率填充选项进行修补,可获得近乎无痕迹的修补效果。某些部位虽无孔洞但三角面杂乱,也可以删掉杂乱三角形再进行修补。b.去除毛刺。质量不好的点云重叠在一起,得到的三角网格曲面比较粗糙,需要进行光顺处理,以保证曲面质量。操作如下 ,点击 Polygons(多边形)Remove Spikes(去除毛刺),在1逆向工程实验报告逆向工程实验报告R
6、emove Spikes(去除毛刺)对话框中选择适宜的 Smoothness Level,点击 OK(确定)。RemoveSpikes(去除毛刺)功能只是选择性地对有毛刺的地方进行光顺处理 ,不会对整体进行平滑,因而不会使三角网格曲面变模糊而失去特征。c.去除特征。在曲面上可能存在一些肿块或压痕,影响曲面美观,可以用去除特征命令进行移除,通过删除特征、删除钉状物和砂纸等操作，修复不规那么的三角形区域，最后利用“网格医生工具，检查模型中的缺陷并自动加以修复。d.简化多边形。假设模型中三角形数量太大，可以通过“简化功能在不影响曲面质量的前提下减少三角形数量。通过 Decimate(简化多边形)命令
7、可以减少网格曲面的三角片数量,以提高后续的计算速度。该命令将在曲率较小的区域减少三角片,而在曲率较大的区域保持三角片数量,当曲面模型已经修复完好，即可转入“曲面阶段继续处理。多边形阶段处理完成后的曲面模型。在多边形阶段对模型的编辑到达满意时,对模型进行最后一步操作:执行“修复相交区域,对相交的三角形进行松弛/消除操作;如果无三角形相交,系统那么提示“没有相交的三角形。3. 3.曲面处理阶段曲面处理阶段曲面处理阶段主要是通过根本的曲率探测和轮廓线探测创立根本的曲面片， 并对曲面片进行移动面板、 重新分布等操作来创立一个理想的 NURBS 曲面， 最终完成曲面的逆向造型。曲面处理阶段首先要构造模型
8、的轮廓线!轮廓线的构造有两种方法: 一种是探测曲率，适用于曲过渡较大的曲面; 另一种是探测轮廓线，适用于轮廓线明显、曲率过渡不大的曲面。在本例中，由于叶片的曲率很小， 所以选择探测轮廓线的方法构造模型轮廓线。执行 “探测曲率命令时,黑色的网格线即所探测到的曲率线,白色的线是轮廓线。由于软件自动生成的轮廓线并不完全是所需要的轮廓线,可以通过执行“升级/约束命令,将曲率线升级成轮廓线;或者将轮廓线降级为曲率线,从而获得理想的轮廓线。对于探测不完整的曲面，需要手动画出轮廓线使其划分为较小的曲面， 从而使模型处理更加精确， 轮廓线构造完成后执行 “构造曲面片命令， 在轮廓线内构造曲面片网格， 由于系统
9、自动构造的曲面片网格并不太规那么，需要利用“移动面板命令，使曲面片网格变得均匀整齐，最后利用“编辑曲面片命令使轮廓线更加平直，曲面片处理后最终结果!然后通过“构造格栅将曲面片分得更细，格栅中的点将为 NURBS曲面提供控制点。最后通过“拟合曲面命令就可将曲面片拟合为NURBS曲面。a.构建曲面片。通过对多边形曲面进行分析之后,将其划分为大小适宜的曲面区域,并自动产生曲面片(Patches)。划分曲面的根本原那么是:使每块曲面片的曲率变化尽量均匀,从而在拟合曲面时能够更好地捕捉到三角网格曲面的外形,降低拟合误差;使每块曲面片尽量为四边域曲面,以利于后续 NURBS 重构。b.构建栅格。 当曲面片
10、构建好之后,需要创立栅格(Grids),从而自动地在每一块曲面片内产生 U,V控制线。每一个曲面片的网格线数目都是相等的,数目大小要视曲面片划分的大小和模型的精细结构而定,数目太少可能会漏掉一些特征。c.拟合曲面。拟合曲面是完成NURBS 重构的最后一个环节,即产生由多个 NURBS 曲面片构成的完整曲面,各曲面片之间连续。4. 4.钣金点云数据处理钣金点云数据处理钣金件具有重量轻、强度高、本钱低和大规模量产性能好等特点，目前在机电、仪表、汽车和家电等领域得到了广泛应用。 在逆向工程中由于钣金件具有一定厚度， 使用三维扫描仪测量实物获得的点云边界会出现很多缺陷，在CAD 模型重构中边界处理将是
11、钣金件的重2逆向工程实验报告逆向工程实验报告要环节，边界处理得好，才能保证转换成高质量的NURBS 曲面，才能为后续的分析、模具设计和 NC 加工奠定根底。但本实例中点数据阶段处理完毕,故直接从多边形阶段开始。4.14.1 多边形阶段多边形阶段着色着色点，渲染一下，以便观察点的前期数据处理已完成，直接封装;由于有一些缺陷，需要进一步处理如填充孔与去除特征的处理3逆向工程实验报告逆向工程实验报告先挖孔，再补孔坏面的处理4.24.2 自动曲面化自动曲面化4逆向工程实验报告逆向工程实验报告拟合曲面4.34.3 手工曲面建模手工曲面建模5逆向工程实验报告逆向工程实验报告多边形阶段处理与自动化曲面过程中
12、一致松弛边界和编辑边界后创立流形和修复相交曲线，减少后期问题4.3.14.3.1 探测轮廓线探测轮廓线4.3.24.3.2 抽取轮廓线抽取轮廓线4.3.34.3.3 编辑轮廓线编辑轮廓线并检查问题，发现没有问题4.3.44.3.4 构造曲面片构造曲面片自动估计曲面片数6逆向工程实验报告逆向工程实验报告4.3.54.3.5 移动面板移动面板考虑到最上面的区域只有4 个点，故统一划分为 4 份7逆向工程实验报告逆向工程实验报告8逆向工程实验报告逆向工程实验报告中间区域一边只分为两份，不能与周边区域一致，故要绘制曲面片编辑轮廓线，增加轮廓线升级轮廓线移动面板后，降级轮廓线9逆向工程实验报告逆向工程实
13、验报告4.3.64.3.6 构造格栅构造格栅10逆向工程实验报告逆向工程实验报告(假设多边形阶段处理比较好，可以防止出现这种情况；抽取轮廓线后，松弛轮廓线也可以防止这种情况；只要出现这种情况，肯定是曲面片构造问题4.44.4 拟合曲面拟合曲面曲面比较光顺，能够到达要求5. 5.车门的点云处理车门的点云处理由于点数据阶段处理完毕，直接封装后，进行补孔，去除特征，松弛边界处理。多边形阶段的处理比较简单，且与上一个例子的处理类似，故此处不再赘述。11逆向工程实验报告逆向工程实验报告5.15.1 手工曲面建模手工曲面建模5.1.15.1.1 探测轮廓线探测轮廓线12逆向工程实验报告逆向工程实验报告计算
14、区域5.1.25.1.2 抽取轮廓线并编辑轮廓线抽取轮廓线并编辑轮廓线检查问题，发现没有问题13逆向工程实验报告逆向工程实验报告5.1.35.1.3 构造曲面片构造曲面片升级降级轮廓线14逆向工程实验报告逆向工程实验报告移动轮廓线顶点绘制曲面片15逆向工程实验报告逆向工程实验报告5.1.45.1.4 移动面板移动面板修改面板16逆向工程实验报告逆向工程实验报告出现红色线先删除，再重新绘制17逆向工程实验报告逆向工程实验报告其它几块，类似处理18逆向工程实验报告逆向工程实验报告5.1.55.1.5 构造栅格构造栅格19逆向工程实验报告逆向工程实验报告5.1.65.1.6 拟合曲面拟合曲面20逆向
15、工程实验报告逆向工程实验报告曲面比较光顺，能够到达要求5.25.2 自动曲面化自动曲面化21逆向工程实验报告逆向工程实验报告曲面比较光顺，能够到达要求6. 6.车头的点云处理车头的点云处理由于点数据阶段处理完毕，直接封装后，进行补孔，去除特征，松弛边界处理。边形阶段的处理比较简单，且与第一个例子的处理类似，故此处不再赘述。22逆向工程实验报告逆向工程实验报告6.16.1 自动曲面化自动曲面化6.26.2 手工曲面建模手工曲面建模23逆向工程实验报告逆向工程实验报告6.2.16.2.1 探测轮廓线探测轮廓线编辑轮廓线6.2.26.2.2 构造曲面片构造曲面片24逆向工程实验报告逆向工程实验报告在
16、绘制曲面片布局图时，红色区域即是相交路径增加轮廓线，细分区域可以解决问题25逆向工程实验报告逆向工程实验报告6.2.36.2.3 编辑曲面片编辑曲面片6.2.46.2.4 构造栅格构造栅格轮廓线的升级降级，删除、绘制，其先后顺序可能会出现不同的结果， 可能会出现错误的东西26逆向工程实验报告逆向工程实验报告前期的面板调整，可以解决这个问题27逆向工程实验报告逆向工程实验报告6.2.56.2.5 拟合曲面拟合曲面曲面比较光顺，能够到达要求7.7.结语结语28逆向工程实验报告逆向工程实验报告本文结合 GEOMAGIC STUDIO软件对快速曲面建模的相关操作流程进行了分析。通过3个实例,重点对多边形阶段、曲面阶段的两个模块不同的处理方法进行了详细的分析。在多边形阶段软件提供了强大的编辑功能，可对模型进行修复，消除零件上的的缺陷;快速曲面重建是逆向工程软件系统开展的趋势,其智能化功能仍在完善之中。通过对几个实例的实际操作学习，加深了对于这门软件的理解，为以后的工作和学习打下良好的根底。29
