【正文】 的重建；（4）快速成型機；（5）產(chǎn)品制造設(shè)備。 數(shù)據(jù)采集與處理逆向工程的關(guān)鍵技術(shù)為：數(shù)據(jù)的采集與處理，既數(shù)字化技術(shù)；曲面構(gòu)造，既建模技術(shù)。輔以其他方法構(gòu)成逆向工程的技術(shù)體系。 （1）數(shù)據(jù)采集的方法數(shù)據(jù)采集的方法可分為接觸式采集法和非接觸式采集法。接觸式數(shù)據(jù)采集方法包括基于力觸發(fā)原理的觸發(fā)式數(shù)據(jù)采集法、連續(xù)式數(shù)據(jù)采集法、磁場法、超聲波法等。非接觸式數(shù)據(jù)采集方法主要運用光學(xué)原理進(jìn)行數(shù)據(jù)的采樣，包括激光三角測距法、結(jié)構(gòu)光法、圖像解析法及斷層掃描成像法等。我們本次課題所采用的3DSS三維掃描儀就是基于圖像解析法這樣的原理。不同零件的材質(zhì)不同，曲面凹凸程度不同，其對照射光線的反射也會不同，而曲面上的反射光會影響2CCD傳感器檢測點數(shù)據(jù)。因此，通常應(yīng)在零件原型數(shù)據(jù)采集之前，先將零件需要數(shù)據(jù)采集的部位全部噴成白色。 （2）測量數(shù)據(jù)的處理按數(shù)據(jù)點的數(shù)量，測量數(shù)據(jù)分為一般點云和“點云”數(shù)據(jù)；按測量數(shù)據(jù)是否規(guī)整，分為散亂數(shù)據(jù)點和規(guī)則數(shù)據(jù)點。不同的測量數(shù)據(jù)類型，在數(shù)據(jù)處理特別是造型方法的選擇上是不同的，如對點云數(shù)據(jù)應(yīng)進(jìn)行數(shù)據(jù)精簡處理。“點云”是一種特殊的測量數(shù)據(jù)點，由激光掃描儀獲得，由于數(shù)據(jù)點的數(shù)量較通常的接觸式三坐標(biāo)測量機大得多，也稱海量數(shù)據(jù)或“點云”（Point Cloud），而且點云數(shù)據(jù)具有不同于接觸式數(shù)據(jù)的一些特點，因此其處理方式也不同。在CAD造型中，通常的逆向軟件都具有將點云顯示為多種模型的狀態(tài)功能，以方便處理，一般有Scatter（點云宣示為個別的像素）、折線（Polyline,點之間線連接）、掃描線（Scanline）、網(wǎng)格（Grid）、三角面片（Polygonized）等形態(tài)。由于實際測量過程中受到各種人為或隨機因素的影響，使得測量結(jié)果包含噪音。為了消除或降低噪音對后續(xù)建模質(zhì)量的影響，有必要對測量的“點云”進(jìn)行濾波或平滑濾波處理。目的是去除誤差或噪音、數(shù)據(jù)精簡和抽取模型的特征信息，多數(shù)過濾都是針對掃描線數(shù)據(jù)的，如果數(shù)據(jù)點是無序的，將影響過濾結(jié)果[11]。 重新造型“重新造型”是一種逆向工程模式，它是一個直接建模環(huán)境，使用戶可專注于多面模型的特定區(qū)域，并使用不同的工具來獲得期望的曲面形狀和屬性。允許用戶在多面數(shù)據(jù)或三角化數(shù)據(jù)的頂部重建曲面CAD模型。用戶可直接輸入數(shù)據(jù)或使用Pro/E的“小平面建?！惫δ芡ㄟ^轉(zhuǎn)換點集數(shù)據(jù)進(jìn)行模型創(chuàng)建。在重新造型模式中一般流程如下：（1）在Pro/E中打開或插入所需的小平面特征，也可以是獨立的幾何特征。執(zhí)行菜單欄中的“插入﹥重新造型”命令，進(jìn)入重新造型模式。（2）使用不同的曲面重建工具重建曲面，例如使用曉平面上重創(chuàng)建的曲線、由平面相交創(chuàng)建的曲線或3D曲線創(chuàng)建曲面。（3）可以在小平面表面上創(chuàng)建區(qū)域，使用此區(qū)域創(chuàng)建僅受該區(qū)域影響的分析曲面。對于自由形式的曲面，還可使用“擬合”與“投影”工具。（4）若曲面必須彼此相交，則可能需要延伸這些曲面。在某些情況下，在延伸后需要重新擬合自由形式的曲面。如有必要，可為現(xiàn)有的曲面指定區(qū)域以進(jìn)行擬合或查看?？稍谛∑矫嫣卣魃献詣觿?chuàng)建樣條曲線，然后可使用曲線或曲面的現(xiàn)有工具進(jìn)行修改曲面。（5）使用“診斷”工具可實現(xiàn)曲面和曲線特征的動態(tài)可視化。利用各種曲面分析工具進(jìn)行分析。使用著色視圖了解所需曲面某些的結(jié)構(gòu)。執(zhí)行菜單欄中的“重新造型﹥重新造型分析”命令，在彈出的“重新診斷樣式”對話框中控制曲面和曲線的診斷顯示。（6）使用“重新造型樹”來刪除所選區(qū)域或曲面；刪除位于更高級的原件。（7）完成“重新造型”特征后，可使用所創(chuàng)建的幾何創(chuàng)建常規(guī)的Pro/E特征。 模型的反求 關(guān)于3DSS三維掃描儀3DSS（Three Dimentional Sensing System）是一種對實物進(jìn)行數(shù)字化建模的設(shè)備，廣泛應(yīng)用于逆向工程、計算機輔助工程或有限元分析技術(shù)中。它能對物體進(jìn)行高速高密度掃描，輸出三維點云以供進(jìn)一步后處理使用。它是一種非接觸掃描設(shè)備，能對任何材料的物體表面進(jìn)行數(shù)字化掃描，如工件、模型、模具、雕塑、人體等，用于逆向工程、工業(yè)設(shè)計、三維動畫、文物數(shù)字化等領(lǐng)域。 3DSS三維掃描儀3DSS的基本原理是：采用一種結(jié)合結(jié)構(gòu)光技術(shù)、相位測量技術(shù)、計算機視覺技術(shù)的復(fù)合三維非接觸式測量技術(shù)。測量時光柵投影裝置投影數(shù)幅特定編碼的結(jié)構(gòu)光到待測物體上，成一定夾角的兩個攝像頭同步采得相應(yīng)圖像，然后對圖像進(jìn)行解碼和相位計算，并利用匹配技術(shù)、三角形測量原理，解算出兩個攝像機公共視區(qū)內(nèi)像素點的三維坐標(biāo)。采用這種測量原理，使得對物體進(jìn)行照相測量成為可能。所謂照相測量，就是類似于照相機對視野內(nèi)的物體進(jìn)行照相，不同的是照相機攝取的是物體的二維圖像，而3DSS三維掃描儀獲得的是物體的三維信息。 3DSS系統(tǒng)包含掃描硬件和掃描軟件。硬件包括電腦、攝像頭、數(shù)字光柵發(fā)生器、三腳架；掃描軟件的操作系統(tǒng)是win2000/XP，軟件對攝像頭和光柵發(fā)生器進(jìn)行實時采集和控制，對采集的圖像進(jìn)行軟件處理，生成三維點云，并能進(jìn)行三維顯示，輸出各種格式（asc，wrl，igs，stl等）的點云文件，可用Surfacer、Geomagic等軟件進(jìn)行進(jìn)一步處理。 ，客戶區(qū)被固定分成四個區(qū)域，其中第一象限是掃描點云顯示區(qū)；第二象限是參考點管理區(qū)；第三象限是左攝像頭圖像顯示區(qū)；第四象限是右攝像頭圖像顯示區(qū)。 掃描控制軟件的主界面 掃描前置處理 表面處理 物體的表面質(zhì)量對掃描結(jié)果影響很大，為保證表面質(zhì)量，下面幾種表面必須做表面處理：（1）黑色表面（2）透明表面（3）反光面 物體最理想的表面狀況是亞光白色。常用的表面處理方法是在物體表面上噴涂一層白色的顯影劑，這種物質(zhì)很容易去掉，便于掃描完成后還原物體的本來面目。噴涂顯影劑時要注意不要噴得太厚，不要追求表面顏色的均勻而過多噴涂，只要薄薄的一層就可以，否則會造成誤差。 參考點 要完整地掃描一個物體，往往要進(jìn)行多次、多視角掃描，才能獲得整體外形的點云。這時就需要進(jìn)行多視拼合運算，把不同視角下測得的點云轉(zhuǎn)換到同一個統(tǒng)一的坐標(biāo)系下。而參考點就是用來協(xié)助坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的，它實際上是一些貼在物體表面的原點。 關(guān)于參考點，應(yīng)注意如下事項： （1）相鄰兩次掃描之間，至少要有三個重合的參考點，才能進(jìn)行拼合； （2）參考點貼在相鄰掃描的重疊區(qū)域； （3）參考點的排列應(yīng)避免在一條直線上； （4）參考點之間的距離應(yīng)該互不相同，不要貼成規(guī)則點陣的形狀； （5）高低盡量錯開； （6）參考點應(yīng)貼在有效位置，即那些至少兩個角度掃描時都能掃描到的公共位置，某些死角里的參考點是沒什么用的。 。 模型的前置處理 使用3DSS對模型進(jìn)行掃描 選擇模型五個不同的視角分別進(jìn)行掃描，然后對其進(jìn)行匹配，這樣就完成了整個模型的掃描。 不同角度的掃描圖依次對五個側(cè)面進(jìn)行了掃描匹配，將得到的模型導(dǎo)入Gemagic Studio中進(jìn)行修改。 點云數(shù)據(jù)的處理 在這一過程中使用Gemagic Studio對點云數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，步驟如下： （1）將在3DSS中掃描得到的“點云”文件導(dǎo)入Gemagic軟件中，并著色。 著色后的文件 （2）選擇套索工具，將文件中非鼠標(biāo)上蓋部分的點云刪除。 去除多余點云后的文件 由于掃描的方位不夠準(zhǔn)確等原因，我們可以清楚地看到鼠標(biāo)上蓋模型并不完整，有部分缺損，但這對我們的設(shè)計并沒有過多的影響，我們將會在后續(xù)部分使用Pro/E進(jìn)行模型重建。 （3）由于“點云”文件所含的點數(shù)量過多，大約在百萬以上，為了減少數(shù)據(jù)量，需要進(jìn)行統(tǒng)一采樣。，這樣文件數(shù)據(jù)量將會大大減少。（4）選取體外孤立點，在軟件運行結(jié)束后，把選出的點刪除。這樣可以減少很多非必要的“點云”數(shù)據(jù)，重復(fù)這樣的操作幾次，可以減少很多數(shù)據(jù)。 選取文件中的體外孤立點 （5）減少噪聲。點擊減少噪聲。 （6）進(jìn)行全局注冊。點擊全局注冊，將最大迭代參數(shù)改為100，采樣大小的參數(shù)改為10000。 對文件進(jìn)行全局注冊 （7）選擇點，在下拉菜單中選擇合并，并給文件命名，然后進(jìn)行封裝?！包c云”數(shù)據(jù)將會變成以三角形形式存在的數(shù)據(jù)，這樣就使得“點云”文件變成“面”的文件，方便進(jìn)行處理。 進(jìn)行封裝后的文件 （8）運用套索工具刪除文件中多余的三角片，將鼠標(biāo)上蓋的外殼修整得盡量平滑，以確保掃描得到的鼠標(biāo)上蓋外殼與模型的誤差不是很大。（9）在掃描過程中，由于貼標(biāo)志點等原因，會產(chǎn)生一些孔洞，這就需要我們使用孔填充工具對其進(jìn)