【正文】 向工程通常是以專案方式執(zhí)行模型的仿制工作。 3 數(shù)據(jù)預處理 數(shù)據(jù)處理的工作主要包括：數(shù)據(jù)格式轉化、點云的拼合、噪聲過濾、特征提取、數(shù)據(jù)簡化以及點云分塊等。M)起始 90 年代，將計算機輔助設計 (CAD)、計算機輔助制造 (CAM)、計算機數(shù)字控制 (CNC)、激光、精密伺服驅動和新材料等先進技術集成一體。 2) 選擇性激光燒結 法 (SLS, Selective Laser Sintering) 選擇性激光燒結法 (SLS)是在工作臺上均勻鋪上一層很薄 (100μ 200μ )的非金屬 (或金屬 )粉末，激光束在計算機控制下按照零件分層截面輪廓逐點地進行掃描、燒結，使粉末固化成截面形狀。復雜構件不易制造，懸臂件需加支撐 ?？涨跋冗M的技術 保證了用戶能在更短的時間內進行設計、逆向工程，并精確地構建和完全地檢測高質量自由曲面。 b) 對點云進行判斷，去除噪音點（即測量誤差點）。曲線可以是精確通過點云的、也可以是很光順的（捕捉點云代表的曲線主要形狀）、或介于兩者之間。同曲線一樣，可以考慮生成更 準確的曲面、更光順的曲面，或兩者兼顧。 而且擁有以上專業(yè)的點云到曲面的造型功能，在進行逆向工程時是一個不錯的工具。用于逆向工程時，可以用于少量測量數(shù)據(jù)點、僅有主要型線和邊界線的情況，從這個意義上來說它不是一個完整的逆向，操作者反求的主要是產品的造型思想。 陜西理工學院畢業(yè)設計 第 15 頁 共 39 頁 —— 掃描 數(shù)據(jù)測量是逆向工程中后續(xù)處理的基礎 ,因此三維掃描得到點云數(shù)據(jù)的好壞直接影響到逆向建模的成功與否。 4) 數(shù)據(jù)光順，光 順泛指光滑、順眼，但由于精度的要求，不允許對測量的數(shù)據(jù)點施加過大的修改量來滿足光順的要求，另一方面由于實物邊界曲面的多樣性，邊界上的某些特征點（邊界折拐點）必須予以保留，而不能被視為“壞點”。 由三維掃描儀所得到的點云數(shù)據(jù)來建立曲面的方式一般可以分為兩種：一種是以近似的方式、另一種是以插補的方式來將順序的點數(shù)據(jù)建立成為曲面，以下分別就這兩種方法做一簡單介紹： 1) 近似法 (approximation) 以近似法來重建曲面，首先必須先指定一個容許誤差值 (tolerance)，并在 U、 V 方向建立控制點的起始數(shù)目，以最小平方法來擬合出 (fit)一個曲面后將量測之點投射到曲面上并分別求出點到面的誤差量，控制誤差量至指定的容許誤差值內以完成曲面的建立，如果量測的數(shù)據(jù)很密集或是指定的容許誤差很小，則運算 的時間會相當?shù)木?。但是，二維平面圖 不能完整和準確地體現(xiàn)出設計者的設計思想，而且，二維圖紙無法對設計對象進行后續(xù)的結構有限元分析、運動分析、公差分析、以及數(shù)控加工代碼的生成，而這些分析往往是必不可少的，只有三維實體造型才能滿足這些要求。通常有兩種表達方式：一種是用三角 Bezier曲面片來逼近模型，首先對點云數(shù)據(jù)三角化，然后根據(jù)三角形網(wǎng)格進行 C2連續(xù)的三角 Bezier曲面片插值重建 。在點云處理階段采用Pro/E中小平面特征模塊進行處理，主要在進一步深層次的處理點云的基礎上，進行消除破洞、數(shù)據(jù)精簡、對小平面進行包絡處理、小調粗調、 小平面精調和精整以及生成集管等工作。這時可以對這些局部進行補充，即對這些部分進行局部掃描，將點云補充完整。為了解決這一問題，國際上出現(xiàn)了一種描述三維幾何的標準格式 IGS 格式。 陜西理工學院畢業(yè)設計 第 24 頁 共 39 頁 點云數(shù)據(jù)處理 針對整個點云數(shù)據(jù)，單擊工具欄中的“刪除界外值”按鈕 ，在彈出的 圖 3. 5 所示的對話框中輸入靈敏度，單擊“確定”按鈕。從表面看包絡階段和小平面階段并沒有什么區(qū)別，都是由三角面所組成。 小平面處理 精調后，單擊工具欄中的“多面體面”按鈕 ，即可進入小平面處理階段。 圖 3. 16 小平面分樣 陜西理工學院畢業(yè)設計 第 30 頁 共 39 頁 單擊工具欄中的“松弛”按鈕 ，在彈出的對話框中設置松弛參數(shù)，如 圖 3. 17 所示。單擊工具欄中的“自動曲面工具”按鈕 ，選擇“參照”按鈕，在彈出的菜單中選中“整個小平面特征”單選按鈕，即在整個模型上進行曲面劃分，如下圖所示： 圖 自動曲面菜單 圖 選擇“整個小平面特征” 單擊“定義曲面片結構”按鈕 ，設置添加曲面片數(shù)為 300，如下圖所示。曲面調整處理是復雜曲面逆向工程的重中之重，在“重新造型”模塊一般采用以下幾種方法進行調整修正： 修改數(shù)學屬性 右擊模型樹中“重新造型”，在彈出的對話框中選中“編輯定義”選項 ，重新進入重新造型階段，對曲面進行修改調整操作，選中造型不好的曲 面塊，長按右鍵在彈出的菜單中選中“數(shù)學屬性”選項，在彈出的對話框中陜西理工學院畢業(yè)設計 第 34 頁 共 39 頁 調整設置參數(shù)。 圖 修改曲面前后對比 曲面重新構造 此處的重新構造指的是小曲面塊的重新構造。用同樣的方法處理所有需要 重新構造的曲面之后，單擊工具欄中完成“按鈕” 。 圖 剖切后的烏龜模型 在新產品零件的三維 CAD 模型生成后，常常通過快速成形技術制造其原型。逆向工程是由高速三維激光掃描機對已有的樣品或模型進行準確、高速的掃描，得到其三維輪廓數(shù)據(jù)，配合逆向軟件進行曲向重構，并對重構的曲面進行在線精度分析、評價構造效果，最終生成 IGES 或 STL 數(shù)據(jù)，據(jù)此就能進行快速成型或 CNC 數(shù)控加工。在對實物原型測量時，會產生測量誤差 AI測 。從上面分析可知，原始設計參數(shù)與重構參數(shù)存在誤差。為此需綜合運用人工智能技術、數(shù)理統(tǒng)計理論、精度設計等多學科技術知識對實物原型的磨損及制造誤差等進行評估分析，在此基礎上對重構參數(shù)進行修正再設計，得陜西理工學院畢業(yè)設計 第 40 頁 共 39 頁 到接近原始設計參數(shù)的再設計參數(shù)。獲得了實體模型后，在進行 快速制造過程中，還有一定的制造誤差。小平面特征不是曲面模型，要進行曲面重構，需以小平面特征為基礎，創(chuàng)建曲線并完成曲面造型。我還體會到了所學理論知識的重要性：知識掌握得越多，設計得就更全面、更順利。在此我對他們表示最崇高的敬意和最誠摯的謝意 ! 最后，向四年來關心和培養(yǎng)我的全院老師表示由衷的感謝！向四年來朝夕相處的同學表示最美好的祝愿！ 陜西理工學院畢業(yè)設計 第 43 頁 共 39 頁 參考文獻 [1]劉曉宇， .逆向工程設計完全解析 [M].北京：中國鐵道出版社， 2021. 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