【正文】 地整理曲面點(diǎn)云數(shù)據(jù)自動(dòng)產(chǎn)生網(wǎng)格，可構(gòu)建任意復(fù)雜的精確曲面模型，創(chuàng)造從原型曲面測(cè)量點(diǎn)云到多邊形數(shù)據(jù)的高品質(zhì)三維模型產(chǎn)品。其主要功能有:特征線自動(dòng)搜尋。特征線分析對(duì)比。橫切截面輪廓線獲取。新點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)處理技術(shù)?？砂辞什町惙指钅Ｐ偷奶卣骶€。按曲率連續(xù)填補(bǔ)破洞。可自動(dòng)還原NURBS 曲面邊界合并到新的掃描測(cè)量數(shù)據(jù)中。邊界處理使圓角邊自動(dòng)銳化。提供多邊形處理技術(shù)，通過(guò)系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算各面交線，可建構(gòu)成尖角效果。處理后的點(diǎn)云數(shù)據(jù)能以IGS 格式輸出到主流CAD/ CAM系統(tǒng)中。Geomagic中曲面片的劃分是做好曲面的關(guān)鍵，它是以曲面分析為基礎(chǔ)的。曲面不能分的太小，否則得到的曲面太碎；曲面片也不能分得過(guò)大，否則不能很好地捕捉到點(diǎn)云的形狀，得到的曲面質(zhì)量也較差。構(gòu)建曲面片時(shí)，應(yīng)使每一塊曲面片的曲率變化盡量均勻，使每一塊曲面片盡量為四邊曲面，這樣擬合曲面時(shí)就能夠更好地捕捉到點(diǎn)云的外形，降低擬合誤差。 UG NX是美國(guó)UGS公司推出的CAD/CAE/CAM一體化軟件，它具有強(qiáng)大的實(shí)體造型，曲面造型功能。在設(shè)計(jì)過(guò)程中還可以進(jìn)行有限元分析、動(dòng)力學(xué)分析，玩成產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)、模型建立，性能分析和運(yùn)動(dòng)分析、加工刀路的生成等整個(gè)產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)真正意義上的無(wú)紙化生產(chǎn)。UG 的CAM模塊提供了交互式編程產(chǎn)生精確刀具軌跡的方法，用戶(hù)通過(guò)創(chuàng)建程序節(jié)點(diǎn)、刀具節(jié)點(diǎn)、幾何節(jié)點(diǎn)、加工方法節(jié)點(diǎn)，生成刀具加工軌跡，通過(guò)觀察刀具運(yùn)動(dòng)來(lái)圖形化地編輯刀具軌跡，最終的刀位源文件經(jīng)過(guò)后置處理即可生成數(shù)控加工程序。1. 基本環(huán)境 這是啟動(dòng)UG后自動(dòng)運(yùn)行的第一個(gè)模塊，是其他應(yīng)用模塊的公共運(yùn)行平臺(tái)。它支持包括打開(kāi)已存的部件文件、建立新的部件文件、繪制工程圖以及輸入、輸出不同格式的文件等操作，也提供圖層控制、試圖定義和屏幕布局、表達(dá)式和特征查詢(xún)、對(duì)象信息和分析、顯示控制和隱藏/再現(xiàn)對(duì)象等操作。2. 建模環(huán)境 實(shí)體建模集成了基于約束的特征建模和顯性幾何建模兩種方法，提供復(fù)合建模的方案，使用戶(hù)能夠方便地建立二維和三維線框模型、掃描和旋轉(zhuǎn)實(shí)體、布爾運(yùn)算及進(jìn)行參數(shù)化編輯、提供草圖工具、各種曲線的生成及編輯工具、尺寸驅(qū)動(dòng)、定義和編輯變量及其表達(dá)式。實(shí)體建模是特征建模和自由形狀建模的必要基礎(chǔ)。3. 裝配建模 用于產(chǎn)品的模擬裝配。支持“自頂向下”和“子底向上”的裝配方法。裝配建模的主模型可以在總裝配的上下文中設(shè)計(jì)和編輯，組件以邏輯對(duì)齊、貼合和偏移等方式被靈活地配對(duì)或定位，改進(jìn)了性能和減少存儲(chǔ)的需求。參數(shù)化的裝配建模提供為描述組件間配對(duì)關(guān)系和為規(guī)定共同創(chuàng)建的緊固件組以及其他重復(fù)的零件的附加功能，這種體系結(jié)構(gòu)允許龐大的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)并為設(shè)計(jì)者創(chuàng)建和共享，使產(chǎn)品開(kāi)發(fā)并行工作。4. 制圖模塊 能夠以實(shí)體模型自動(dòng)生成曲面工程圖，也可以利用曲線功能繪制平面工程圖。在模型改變時(shí)，工程圖將被自動(dòng)更新。制圖模塊提供自動(dòng)的視圖布局，可以自動(dòng)、手動(dòng)尺寸標(biāo)注，自動(dòng)繪制剖面線、形位公差和表面粗燥度標(biāo)注等。利用裝配模塊創(chuàng)建的裝配信息可以方便地建立裝配圖，包括快速地建立裝配圖剖視、爆炸圖、明細(xì)表自動(dòng)生成等。5. 產(chǎn)品分析模塊集成了有限元分析功能，可用于對(duì)產(chǎn)品模型進(jìn)行受力分析 ，受熱后的變形分析，可以建立有限元模型、對(duì)模型進(jìn)行分析和分析后的結(jié)果進(jìn)行處理。提供線性靜力、線性屈服分析、模擬分析和穩(wěn)態(tài)分析。運(yùn)動(dòng)分析模塊用于對(duì)產(chǎn)品模型進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析。可以進(jìn)行機(jī)構(gòu)連接設(shè)計(jì)和機(jī)構(gòu)綜合，建立產(chǎn)品的仿真，利用交互是運(yùn)動(dòng)模式同時(shí)控制5個(gè)運(yùn)動(dòng)副，設(shè)計(jì)出包含任意關(guān)鍵節(jié)數(shù)的空間機(jī)構(gòu)，完成機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析，以多種格式表達(dá)分析結(jié)果。注塑模流分析模塊用于注塑模中對(duì)熔化的塑料進(jìn)行流動(dòng)分析。具有前處理、解算和后處理的能力，提供強(qiáng)大的在線求解和完整的服務(wù)材料數(shù)據(jù)庫(kù)。 UG MoldWizard概述 UG MoldWizard是用UG NX 進(jìn)行注塑模具設(shè)計(jì)的專(zhuān)業(yè)應(yīng)用模塊，是一個(gè)功能強(qiáng)大的注塑模具軟件。它按照模具設(shè)計(jì)的一般順序來(lái)模擬設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程，其只需根據(jù)一個(gè)產(chǎn)品的三維實(shí)體造型，從而建立一套用產(chǎn)品造型參數(shù)相關(guān)的三維實(shí)體模具。其運(yùn)用UG知識(shí)中的嵌入基本理論，根據(jù)注塑模具設(shè)計(jì)的一般原理來(lái)模擬注塑模具設(shè)計(jì)的全過(guò)程，提供了功能全面的計(jì)算機(jī)模具輔助設(shè)計(jì)方案，極大地方便了用戶(hù)進(jìn)行模具設(shè)計(jì)。UG MoldWizard模塊支持典型的塑料模具設(shè)計(jì)的全過(guò)程，即從讀取產(chǎn)品模型開(kāi)始，到如何確定和構(gòu)造拔模方向、收縮率、分型面、型芯和型腔，再到設(shè)計(jì)滑塊、模架及其標(biāo)準(zhǔn)零部件，最后到模具的裝配結(jié)構(gòu)、建立幾何聯(lián)結(jié)并進(jìn)行零部件的相關(guān)設(shè)計(jì)。 Molflow簡(jiǎn)介Autodesk Moldflow Adviser軟件是由德國(guó)西門(mén)子公司的用于注塑模流分析并優(yōu)化模具設(shè)計(jì)的軟件，該軟件是對(duì)塑料產(chǎn)品和模具進(jìn)行深入分析的軟件包，可以在計(jì)算機(jī)上對(duì)整個(gè)注塑過(guò)程進(jìn)行模擬分析，可得到最佳的澆口數(shù)量與位置。從而為模具設(shè)計(jì)人員進(jìn)行模具設(shè)計(jì)和注塑人員進(jìn)行注塑工藝參數(shù)調(diào)整提供依據(jù)。利用MoldFlow技術(shù)可以在模具加工前，在計(jì)算機(jī)上對(duì)整個(gè)注射成型過(guò)程進(jìn)行模擬分析，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)熔體的填充、保壓、冷卻情況，以及塑件中的應(yīng)力分布、分子和纖維取向分布、塑件的收縮和翹曲變形等情況，以便設(shè)計(jì)者能盡早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)修改塑件和模具設(shè)計(jì)，而不是等到試模后再返修模具。 本課題的意義本文的選題背景是探討利用逆向工程這一先進(jìn)的制造技術(shù)手段來(lái)解決玩具爬行士兵外殼成形技術(shù)中的一些難題，應(yīng)用UG MoldWizard分模并進(jìn)行模具設(shè)計(jì)，縮短士兵外殼模具的制造周期，加速玩具爬行士兵工業(yè)的發(fā)展。第2章 逆向工程中的測(cè)量技術(shù) 測(cè)量方式逆向工程所需要的測(cè)量按其特性及應(yīng)用，一般可分為兩大類(lèi)：接觸式測(cè)量與非接觸式測(cè)量?jī)煞N，非接觸式測(cè)量用于表面不規(guī)則的曲面測(cè)測(cè)量，而接觸式用于規(guī)則的幾何體的測(cè)量。逆向工程所需要的測(cè)量按其特性及應(yīng)用，一般可分為兩大類(lèi)：接觸式測(cè)量與非接觸式測(cè)量，下表列出它們的技術(shù)特點(diǎn)。 非接觸式與接觸式測(cè)量的比較表測(cè)量方式非接觸式接觸式 測(cè)量精度傳感器測(cè)量速度前置作業(yè)工件材料測(cè)量死角誤差10 100 P71光電接收器件100012000點(diǎn)/秒需噴漆，無(wú)基準(zhǔn)點(diǎn)無(wú)限定光學(xué)陰影處及光學(xué)焦距變化處隨曲面變化大1 um 開(kāi)關(guān)器件 人工控制 設(shè)定坐標(biāo)系統(tǒng)，校正基準(zhǔn)面 硬質(zhì)材料 工件內(nèi)部不易測(cè)量 部分失真 優(yōu)勢(shì)，曲面獲取容易；；、易碎、不可接觸薄件、皮毛、變形細(xì)小等工作； ，不會(huì)傷害精密表面； 特定幾何 缺點(diǎn)，無(wú)法判別特定的幾何形狀；，激光無(wú)法照到的地方不易測(cè)量；，則測(cè)量的誤差較大；，速度慢；； ； 面磨損，影響光滑度； ，不易補(bǔ)償半徑，精度難以保證；，形狀會(huì)影響測(cè)量值由上所述可知非接觸式測(cè)量用于表面不規(guī)則的曲面測(cè)測(cè)量，而接觸式用于規(guī)則的幾何體的測(cè)量。由于本課題研究的是屬于曲面形狀零件的爬行士兵玩具外殼，經(jīng)比較選用非接觸式測(cè)量方式的激光測(cè)量。接觸式測(cè)量一般是基于三角法測(cè)量原理，可分為點(diǎn)接觸式、線接觸式、面接觸式三種。接觸式探頭一般用于不規(guī)則曲面的測(cè)量，因不規(guī)則曲面對(duì)于接觸式探頭的半徑補(bǔ)償相當(dāng)不易，而且測(cè)量速度相當(dāng)慢。 掃描設(shè)備及掃描軟件界面介紹。而掃描儀的主要組成部分有光柵投影系統(tǒng)、兩個(gè)攝像頭、三角架、標(biāo)定板及連接電纜。，客戶(hù)區(qū)被固定分成四個(gè)區(qū)域，其中第一象限是掃描點(diǎn)云顯示區(qū)；第二象限是參考點(diǎn)管理區(qū)；第三象限是做攝像頭圖像顯示區(qū)；第四象限是圖像顯示區(qū)。3DSS掃描儀能滿(mǎn)足大多數(shù)掃描任務(wù)、能很便捷的攜帶、安裝投入運(yùn)行。： 掃描類(lèi)型3DSSTDII（標(biāo)準(zhǔn)型）3DSSMINIII（迷你型）3DSSSTDCII（彩色標(biāo)準(zhǔn)型）單幅掃描范圍（典型值）400300mm200150mm400300mm單幅掃描點(diǎn)數(shù)130萬(wàn)130萬(wàn)130萬(wàn)彩色24bits掃描精度（）操作系統(tǒng)Windows/XPWindows/XPWindows/XP掃描頭重置3Kg5Kg單幅掃描時(shí)間輸5秒輸出文件格式ASC， ASC， ASC， （1） 正確連接好所有電纜插頭，打開(kāi)鏡頭投影蓋；（2） 先啟動(dòng)計(jì)算機(jī)再啟動(dòng)掃描儀；（3） 運(yùn)行3DSS掃描軟件；點(diǎn)擊主菜單“初始化”下的直接控制對(duì)話(huà)框。通過(guò)上面的按鈕，可以直接控制掃描頭的操作，“開(kāi)燈”關(guān)燈按鈕可以打開(kāi)或關(guān)閉投影燈；其余按鈕依次是不同掃描模式，掃描時(shí)會(huì)自動(dòng)投影到物體上。在此可以點(diǎn)擊任意一個(gè)按鈕投影中的一個(gè)，供檢查或?qū)嶒?yàn)只用。（4） 在主菜單工具子菜單里，有“CCD控制”二級(jí)菜單，點(diǎn)擊其中的“拍攝”菜單項(xiàng)，即可開(kāi)啟實(shí)時(shí)攝像功能，在左右攝像頭對(duì)應(yīng)的視圖窗口內(nèi)，動(dòng)態(tài)顯示各自動(dòng)拍攝內(nèi)容。（5） 調(diào)節(jié)CCD參數(shù) 在左右兩個(gè)CCD視圖區(qū)內(nèi)，分別有電子亮度、電子光圈和電子增益三個(gè)拉動(dòng)桿，在連續(xù)攝像功能打開(kāi)的前提下，可調(diào)節(jié)相應(yīng)的參數(shù)，調(diào)節(jié)效果立即在窗口中顯示出來(lái)?？筛鶕?jù)環(huán)境、燈泡亮度、掃描材質(zhì)調(diào)節(jié)這三個(gè)參數(shù)。兩個(gè)CCD的參數(shù)應(yīng)盡量調(diào)節(jié)成一樣。調(diào)到最佳值后，可在“參數(shù)”中的“CCD參數(shù)”中進(jìn)行設(shè)置，作為下次啟動(dòng)軟件時(shí)兩個(gè)CCD的系統(tǒng)默認(rèn)參數(shù)，根據(jù)待測(cè)物體待測(cè)材質(zhì)的不同，可以調(diào)整增益、使亮度適宜，亮度適宜的標(biāo)準(zhǔn)是動(dòng)態(tài)圖像窗口中剛出現(xiàn)一點(diǎn)紅色，紅色圖像太多表示圖像太亮，會(huì)使掃描結(jié)果變差，此時(shí)應(yīng)該調(diào)低增益。如果圖像太暗也不利于掃描，應(yīng)調(diào)高增益。電子光圈不宜隨便調(diào)動(dòng)，否則可能會(huì)使圖像出現(xiàn)滾動(dòng)的暗條紋，這會(huì)使掃描結(jié)果大為惡化，應(yīng)絕對(duì)避免。 ：(1)掃描前應(yīng)確認(rèn)左右攝像頭位置是否安裝正確；(2)掃描前要用標(biāo)定板對(duì)掃描頭進(jìn)行標(biāo)定；(3)要對(duì)待掃描物體的黑色表面、透明表面、反光面等進(jìn)行處理；(4)對(duì)待掃描物體噴顯像劑時(shí)，噴涂要均勻，不要噴到皮膚上，不要吸入；對(duì)貴重物品要先試噴；噴涂現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)通風(fēng)，禁止吸煙。 零件掃描過(guò)程爬行士兵外殼是一個(gè)三維的曲面模型，其外形曲面結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜，采用單視掃描方法很顯然無(wú)法得到零件完整的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，采用多視掃描方法，掃描時(shí)利用掃描軟件的自動(dòng)拼合功能將相鄰兩個(gè)掃描視角的公共區(qū)域拼接起來(lái)。其掃描流程如下：1) 啟動(dòng)軟件，確認(rèn)左右攝像頭安裝正確；2) 調(diào)整攝像頭鏡頭，將焦距調(diào)整到最佳掃描位置；3) 標(biāo)定掃描頭，標(biāo)定計(jì)算使極差要小于2；4) 建立一個(gè)新項(xiàng)目；5) 設(shè)置掃描參數(shù)；6) 打開(kāi)投影燈，掃描頭對(duì)準(zhǔn)待掃描區(qū)域，觀察左右視頻區(qū)，調(diào)準(zhǔn)三腳架或物體使掃描頭基本垂直于物體表面，物體的掃描距離近似等于設(shè)定的掃描距離；7） 觀察圖像亮度是否合適，不合適則調(diào)準(zhǔn)相應(yīng)的增益參數(shù)；8） 掃描第一副點(diǎn)云，按菜單項(xiàng)“掃描”圖標(biāo)，軟件自動(dòng)地先掃描參考點(diǎn)，再進(jìn)行點(diǎn)云掃描。在右上角的點(diǎn)云顯示窗口中觀察可視區(qū)內(nèi)的參考點(diǎn)和點(diǎn)云是否都被掃描到，點(diǎn)云是否完好，若對(duì)掃描結(jié)果滿(mǎn)意，則按參考點(diǎn)管理窗口的“OK”按鈕，使參考點(diǎn)固定并顯示為紅色；9） 將當(dāng)前視角加一，掃描下一個(gè)視角的點(diǎn)云，并按“匹配”按鈕進(jìn)行匹配；10) 掃描完所有視角后，輸出點(diǎn)云并保存點(diǎn)云數(shù)據(jù)；11) 掃描結(jié)束后關(guān)閉連續(xù)攝像功能，然后才能關(guān)閉掃描程序。、 為爬行士兵外殼在三個(gè)不同視角下的掃描圖片。 （） （） （） （） （） （）通過(guò)上面三個(gè)視角對(duì)爬行士兵外殼掃描，基本可以得到其完整的曲面點(diǎn)云數(shù)據(jù)，上面六個(gè)圖中，黑色正方形是掃描是貼上去的參考點(diǎn)，當(dāng)?shù)谝灰暯菕呙柰瓿芍笤倮^續(xù)做第二視角掃描是，要先點(diǎn)擊掃描軟件的圖標(biāo)，這樣就把當(dāng)前視加一，轉(zhuǎn)換到下一個(gè)視角，進(jìn)行下一個(gè)視角的掃描，掃描時(shí)相鄰兩