【正文】 ee基于PRO/E的儲(chǔ)錢(qián)罐逆向工程與模擬加工eee（ee）指導(dǎo)老師：ee 【摘 要】本文分析比較了逆向工程中常見(jiàn)的幾種測(cè)量方法，對(duì)一種由實(shí)物樣件經(jīng)三維激光掃描儀后得到的數(shù)據(jù)點(diǎn)云，直接生成 RPM 數(shù)模方法的數(shù)據(jù)采集方式及其原理進(jìn)行了研究，提出了提高測(cè)量精度的一些措施。而且還研究了反求技術(shù)中的基于Pro/E 軟件的三維實(shí)體模型重構(gòu)等關(guān)鍵技術(shù)，為快速原型技術(shù)的前端數(shù)據(jù)處理提供手段和方法?；?Pro/E 的逆向工程關(guān)鍵技術(shù)的研究，本文所做的工作有下列幾個(gè)方面： ware軟件,對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，在重構(gòu)曲面的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)三維建模；不同數(shù)據(jù)格式之間的轉(zhuǎn)換步驟,可將不同測(cè)量設(shè)備的數(shù)據(jù)格式自動(dòng)轉(zhuǎn)換為 Pro/E可接受的格式?！娟P(guān)鍵詞】逆向工程、三維建模、數(shù)據(jù)處理、點(diǎn)云、曲面重構(gòu)The 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 today’s status of RE’s technology，analyzed some measure method 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 on 3D solid model design，and it afforded instrumentality and method for data disposing and product’s 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 Imageware modeling software through the “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 Threedimensional modeling Data disposing Points cloud Surface reconstruction目 錄1. 概述 1 引言 1 逆向工程原理簡(jiǎn)介 1 逆向工程的特點(diǎn) 4 逆向工程研究的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 4 逆向工程與快速原型制造技術(shù)的結(jié)合 7 研究論文的主要方法，內(nèi)容及目的意義 8 逆向建模的一般流程 112. 逆向工程中的數(shù)據(jù)測(cè)量和處理 13 非接觸式數(shù)字化測(cè)量 13 測(cè)量數(shù)據(jù)分析 14 153. 曲面重構(gòu)和CAD建模技術(shù) 17 曲線擬合 17 曲面重構(gòu)的理論和方法 17 基于pro/e 軟件的建模技術(shù) 214. 建立儲(chǔ)錢(qián)罐的外形具體步驟 22 儲(chǔ)錢(qián)罐的外形逆向開(kāi)發(fā)流程 22 模型分析 22 獲取掃描的點(diǎn)云圖 22 曲面造型過(guò)程 24 造型前的準(zhǔn)備 24 輸入點(diǎn)云數(shù)據(jù) 25 26 包絡(luò)處理 28 移除腹板 284 .5 重新造型 314 .6 曲面實(shí)體化 334 .7 實(shí)體造型 335. 反求工程與快速原型制造技術(shù)相結(jié)合 34 簡(jiǎn)介 346. 結(jié)論與展望 37 結(jié)論 37 展望 37致謝 39參考文獻(xiàn) 40 411. 概述 引言： 工業(yè)中的許多領(lǐng)域，需要?jiǎng)?chuàng)建已存在物體的計(jì)算機(jī)幾何模型，由實(shí)際物體的形體來(lái)生成計(jì)算機(jī)幾何模型，這項(xiàng)工程稱反求工程，也稱為逆向工程?？焖僭图夹g(shù)(Rapid Prototyping Technology)是指基于離散堆積原理，由三維電子模型直接驅(qū)動(dòng)的三維實(shí)體成形技術(shù)。反求工程與快速原型技術(shù)，簡(jiǎn)稱為RE 與RP技術(shù)，目前已經(jīng)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。國(guó)內(nèi)外針對(duì)RE 和RP 技術(shù)的研究工作主要在兩個(gè)方面，一是繼續(xù)在已成熟的自由曲線和曲面重構(gòu)理論上繼續(xù)有所突破，二是在實(shí)際的測(cè)量、數(shù)據(jù)處理和重構(gòu)CAD 模型上逐漸集成和完善，包括反求工程中的數(shù)據(jù)測(cè)量、數(shù)據(jù)處理、曲面重構(gòu)以及快速原型的原理、分類、特點(diǎn)、應(yīng)用等，以及RE 和RP 的集成應(yīng)用等。 逆向工程原理簡(jiǎn)介：工藝評(píng)估設(shè)計(jì)評(píng)估在汽車、航空等工業(yè)領(lǐng)域中，對(duì)復(fù)雜曲面的設(shè)計(jì)，目前CAD 軟件（如Pro/E、UG、CATIA 等）還很難滿足要求，仍然需要采用粘土、木頭或纖維玻璃的手工模型來(lái)描述零件的復(fù)雜曲面。反求工程能夠?qū)?shí)物模型轉(zhuǎn)化為CAD 模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)象數(shù)字化，從而建立起產(chǎn)品的數(shù)字化模型。反求工程可以簡(jiǎn)單的定義為這樣一個(gè)過(guò)程：在沒(méi)有工程圖紙的情況下，對(duì)實(shí)際的物體模型進(jìn)行測(cè)量，通過(guò)對(duì)測(cè)量信息的分析和處理來(lái)構(gòu)造其CAD 模型的過(guò)程，由實(shí)際模型反求出設(shè)計(jì)模型來(lái)。傳統(tǒng)的正向設(shè)計(jì)與制造是從圖紙到零件產(chǎn)品，而反求工程的設(shè)計(jì)是從零件或原型到二維圖紙或三維模型，再經(jīng)過(guò)制造過(guò)程到零件，兩者之間的比較如下:CAMCAECAD概念設(shè)計(jì)產(chǎn)品需求工藝評(píng)估設(shè)計(jì)評(píng)估(a)正向工程流程CAMCAECAD數(shù)字點(diǎn)云實(shí)物模型 （b）反向工程流程 正向工程流程和反向工程流程的比較 所示，所謂反求（或逆向），是相對(duì)傳統(tǒng)的從設(shè)計(jì)圖紙（或模型）加工出實(shí)際產(chǎn)品來(lái)的正向過(guò)程而言的。反求工程與傳統(tǒng)的正向設(shè)計(jì)的根本區(qū)別在于：正向設(shè)計(jì)是由抽象的較高層次概念或獨(dú)立實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)過(guò)渡到設(shè)計(jì)的物理實(shí)現(xiàn)，從設(shè)計(jì)概念到 CAD 模型有一個(gè)明確的過(guò)程；而反求工程是基于一個(gè)可以獲得的實(shí)物模型來(lái)構(gòu)造出它的設(shè)計(jì)概念，并且可以通過(guò)對(duì)重構(gòu)模型特征參數(shù)的調(diào)整和修改來(lái)達(dá)到對(duì)實(shí)物模型的逼近或修改的目的，以滿足生產(chǎn)要求。物理模型反求工程通常從測(cè)量一個(gè)已存在的實(shí)際物體開(kāi)始，這樣就能生成一個(gè)曲面或?qū)嶓w模型，以便能充分利用 CAD/CAM 技術(shù)進(jìn)行修改和重構(gòu)。一旦重構(gòu)出自由曲面和建立 CAD 模型后，再可進(jìn)行后續(xù)操作，如零件設(shè)計(jì)、有限元分析、模型修改、誤差分析、模具設(shè)計(jì)以及數(shù)控加工指令生成等。數(shù)字模型創(chuàng)建CAD模型分段曲面擬合預(yù)處理數(shù)據(jù)采集 創(chuàng)建CAD模型分段曲面擬合預(yù)處理數(shù)據(jù)采集點(diǎn)云數(shù)據(jù)應(yīng)用反求工程軟件基于計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)模型 反求工程的基本階段 反求工程的過(guò)程三維實(shí)體重構(gòu)構(gòu)造實(shí)體特征曲線構(gòu)造實(shí)體濾波去噪CAD造型軟件（Pro/e）數(shù)據(jù)處理 反求工程的數(shù)據(jù)處理和建模反求工程由三大部分組成——即三大模塊：坐標(biāo)點(diǎn)測(cè)量、數(shù)據(jù)處理和曲面模型重建。（如圖 、圖 、圖 所示）① 幾何測(cè)量：通過(guò)合適的測(cè)量方法來(lái)獲得產(chǎn)品的三維形狀數(shù)據(jù)點(diǎn)云；② 數(shù)據(jù)處理：處理所獲得的三維數(shù)據(jù)，并使處理后的數(shù)據(jù)滿足后續(xù)操作的要求；③ CAD 建模：必須建立一個(gè)完整的 CAD 模型，通過(guò) CAD 模型可以描述產(chǎn)品的全部相關(guān)數(shù)據(jù)。反求工程的關(guān)鍵之處是測(cè)量數(shù)據(jù)的處理，其困難之處在于對(duì)數(shù)據(jù)處理過(guò)程中最能反映曲面特征的特征點(diǎn)、線、面的智能提取，以及基于散亂數(shù)據(jù)“點(diǎn)云”的曲面重構(gòu)和曲面光順。這也是目前各種商業(yè) CAD 軟件所力求解決的問(wèn)題所在。反求工程的整個(gè)過(guò)程如圖 所示。實(shí) 物 原 型 經(jīng) 反 求 工 程 技 術(shù) 建 立 CAD 模 型 之 后 ， 可 進(jìn) 一 步 利 用CAD/CAE/CAM 以及 CIMS 等先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行處理，復(fù)制出實(shí)物的樣品模型。而圖 所示為反求工程技術(shù)與快速原型制造技術(shù)（Rapid Prototyping Manufacturing，RPM）集成的工作流程。三維曲面重建數(shù)據(jù)預(yù)處理原型數(shù)字化實(shí)物原型產(chǎn)品/模具快速原型轉(zhuǎn)換成STL文件生成CAD模型 逆向工程的特點(diǎn)： 逆向工程研究的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì): 研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)： 逆向工程的研究已經(jīng)日益引人注目，在數(shù)據(jù)處理、曲面片擬合、幾何特征識(shí)別、商用專業(yè)軟件和坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的研究開(kāi)發(fā)上已經(jīng)取得了很大的成績(jī)。但是在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，整個(gè)過(guò)程仍需要大量的人機(jī)交互工作，操作者的經(jīng)驗(yàn)和素質(zhì)直接