【正文】 的點(diǎn)云是一體的集管處理的結(jié)果會(huì)清理掉初始點(diǎn)云里的雜點(diǎn)(也叫燥聲),游歷于整體之外的小塊分體點(diǎn)云使點(diǎn)云清潔,干凈,一體化,那樣就能進(jìn)到重新造型模塊里進(jìn)行后續(xù)操作了。如下圖所示： 重新造型處理中的模型單擊工具欄中的“完成”按鈕，完成重新造型。（樣條曲面的形狀由控制點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)不同，節(jié)點(diǎn)是骨架曲線(xiàn)的組成點(diǎn)，曲面必經(jīng)過(guò)節(jié)點(diǎn)，而控制點(diǎn)控制曲線(xiàn)的形狀，曲面不一定經(jīng)過(guò)控制點(diǎn)。為了使新創(chuàng)建的曲面與相鄰曲面光滑過(guò)渡，需對(duì)其約束進(jìn)行設(shè)置。選取過(guò)模型中間的平面DTM1為參照面。利用Pro/E軟件將烏龜模型三維CAD模型曲面生成后實(shí)體化，轉(zhuǎn)換為快速成型機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)文件STL格式，然后導(dǎo)入快速成型機(jī)后即可。這種體現(xiàn)在制造實(shí)物原型的設(shè)計(jì)圖紙上的參數(shù)稱(chēng)為原始設(shè)計(jì)參數(shù)，其是制造實(shí)物原型的原始參數(shù)。綜上所述，逆向工程誤差A(yù)可表示為：A逆＝f(AI制，AI損，AI計(jì)，AI測(cè)，AO造)。在某些情況下，單從復(fù)制原型這一角度出發(fā)，為滿(mǎn)足逆向工程還原產(chǎn)品的工作性能要求，需用原始設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行還原制造。進(jìn)行曲面重構(gòu)時(shí)使用的是放樣的方法，雖然可以獲得很好的曲面質(zhì)量，但是增大了曲面和點(diǎn)云之間的誤差。系統(tǒng)的闡述了如何進(jìn)行逆向設(shè)計(jì)。由于平時(shí)的學(xué)習(xí)教學(xué)安排與課外學(xué)習(xí)，我已經(jīng)進(jìn)行過(guò)一些設(shè)計(jì)工作。致 謝在論文完成之際，我衷心地感謝我的導(dǎo)師王燕燕對(duì)我的指導(dǎo)，畢業(yè)設(shè)計(jì)中的許多思想和方法得益于指導(dǎo)老師的指導(dǎo)和啟發(fā)，從設(shè)計(jì)選題到論文寫(xiě)作都傾注了指導(dǎo)老師的巨大心血。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我大學(xué)四年學(xué)習(xí)下來(lái)最好的檢驗(yàn)。其次，我要感謝大學(xué)四年中所有的任課老師和輔導(dǎo)員在學(xué)習(xí)期間對(duì)我的嚴(yán)格要求，感謝他們對(duì)我學(xué)習(xí)上和生活上的幫助，使我了解了許多專(zhuān)業(yè)知識(shí)和為人的道理，能夠在今后的生活道路上有繼續(xù)奮斗的力量。四年的風(fēng)風(fēng)雨雨，我們一同走過(guò)，充滿(mǎn)著關(guān)愛(ài)，給我留下了值得珍藏的最美好的記憶。在論文的撰寫(xiě)過(guò)程中老師們給予我很大的幫助，幫助解決了不少的難點(diǎn)，使得論文能夠及時(shí)完成，這里一并表示真誠(chéng)的感謝。感謝老師四年來(lái)對(duì)我孜孜不倦的教誨，對(duì)我成長(zhǎng)的關(guān)心和愛(ài)護(hù)。從他身上，我學(xué)到了許多能受益終生的東西。首先非常感謝學(xué)校開(kāi)設(shè)這個(gè)課題，為本人日后從事計(jì)算機(jī)方面的工作提供了經(jīng)驗(yàn)，奠定了基礎(chǔ)。作者簽名：　　 　 　　 日　 期：　　 　 　　 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。因此，當(dāng)在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要用一些不曾涉及過(guò)的東西時(shí)，就要去有針對(duì)性地查找資料，把前人探索出了的知識(shí)要點(diǎn)加以吸收利用，以提高自己的實(shí)際應(yīng)用能力，而且還能增長(zhǎng)自己見(jiàn)識(shí)，補(bǔ)充更有現(xiàn)實(shí)性的專(zhuān)業(yè)知識(shí)。經(jīng)過(guò)一學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我覺(jué)得自己學(xué)到了不少東西。由于現(xiàn)有條件限制，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)無(wú)法進(jìn)行快速原型制造。在進(jìn)行逆向建模時(shí)的誤差A(yù)I計(jì)為：。重構(gòu)參數(shù)是逆向工程對(duì)實(shí)物原型復(fù)現(xiàn)的參數(shù)。在重構(gòu)的計(jì)算中，不可避免地會(huì)產(chǎn)生誤差，記為計(jì)算誤差A(yù)I計(jì)。這種體現(xiàn)在實(shí)物原型上的參數(shù)稱(chēng)為實(shí)物原型參數(shù)。由于RP技術(shù)具有的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，使它特別適合于新產(chǎn)品的原型制造，有利于新產(chǎn)品的快速開(kāi)發(fā)和制造。即可完成實(shí)體化過(guò)程。然后，單擊工具欄中的“插入由四條曲線(xiàn)形成邊界的矩形曲面”按鈕，創(chuàng)建由四條曲線(xiàn)構(gòu)成的曲面。） 修改曲面塊的數(shù)學(xué)屬性 修改數(shù)學(xué)屬性前后對(duì)比如果經(jīng)過(guò)上述處理后，仍有曲面有皺褶，或者不符合設(shè)計(jì)要求，則使用修改曲面方式進(jìn)行處理。單擊“約束”，設(shè)置邊界連接方式為“相切”。單擊“確定”按鈕，完成所有小平面操作。單擊“反向邊”按鈕后，單擊小三角面的一條邊，則該三角面會(huì)反向重構(gòu)，如圖3. 11所示。圖3. 8包絡(luò)處理生成的三角面1) 小平面粗調(diào)：此階段可運(yùn)用工具欄中的壓淺、壓深、穿透、去除腹板等命令對(duì)小平面進(jìn)行粗調(diào)處理。單擊工具欄中的“示例”按鈕，按照一定規(guī)則對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行精簡(jiǎn)處理，刪除冗余數(shù)。小平面特征的引入，使得Pro/ENGINEER對(duì)于外部的逆向處理軟件的依賴(lài)大為降低，借助小平面特征，wildfire在根據(jù)密集點(diǎn)云逆向造型的應(yīng)用大為拓寬。使用 修改抽取圈選點(diǎn) 命令圈選不需要的數(shù)據(jù)，以及明顯的噪聲點(diǎn)。其中著介紹了點(diǎn)云處理的一般步驟和曲面重構(gòu)的常見(jiàn)方法。在本次逆向工程的設(shè)計(jì)中，分析藝術(shù)品烏龜模型后，發(fā)現(xiàn)其較少有規(guī)律可循，致使正向設(shè)計(jì)十分困難進(jìn)行。這種方案一般處理過(guò)程如下：首先從數(shù)據(jù)點(diǎn)中提取原始物體的截面線(xiàn)、特征線(xiàn)或邊界線(xiàn)，然后采用掃成、蒙皮、裁剪等一系列常規(guī)曲面構(gòu)造方法，得到主要以NURBS取信表示的CAD模型。以插補(bǔ)的方式進(jìn)行曲面數(shù)據(jù)建立，其優(yōu)點(diǎn)在于得到曲面一定會(huì)通過(guò)量測(cè)之?dāng)?shù)據(jù)點(diǎn)，因此如果數(shù)據(jù)量大的話(huà)，所得到的曲面更近似于原曲面模型，然而也因?yàn)槿绱耍绻繙y(cè)時(shí)點(diǎn)數(shù)據(jù)含大量的噪聲則在重建曲面時(shí)大量的噪聲將被含入而產(chǎn)生相當(dāng)大的誤差。曲面重建可以說(shuō)是逆向工程的另一個(gè)核心及主要的目的，是依據(jù)掃描得到的點(diǎn)云數(shù)據(jù)恢復(fù)曲面形狀建立CAD數(shù)學(xué)模型的過(guò)程。的非接觸式測(cè)量技術(shù)得到快速發(fā)展,如激光三角形測(cè)量與光柵法等具有精度高，適用范圍廣等特點(diǎn)。同時(shí)可根據(jù)選取的掃面數(shù)據(jù)創(chuàng)建型值曲線(xiàn)，并可在曲面上創(chuàng)建型值曲線(xiàn)。1) ICEMSurf模塊ICEMSurf是一個(gè)可以構(gòu)造A級(jí)自由曲面的工具，它可以直接構(gòu)造曲面（無(wú)須先構(gòu)造曲線(xiàn)）并可對(duì)曲面質(zhì)量進(jìn)行動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)，在汽車(chē)、摩托車(chē)外覆蓋件，內(nèi)飾件等自由曲面的構(gòu)建過(guò)程中具有優(yōu)勢(shì)，但在重構(gòu)自由曲面時(shí)對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的完整性要求比較嚴(yán)格。還可以通過(guò)其他例如圓角等生成曲面。c) 診斷和修改曲線(xiàn)。提前規(guī)劃可以避免以后走彎路。Imageware12主要用來(lái)做逆向工程，它處理點(diǎn)云數(shù)據(jù)的流程遵循，點(diǎn)—曲線(xiàn)—曲面的原則，整個(gè)流程簡(jiǎn)單清晰明了，而且軟件操作容易，對(duì)系統(tǒng)性能要求也不高。3DP的成型過(guò)程與SLS相似，只是將SLS中的激光變成噴墨打印機(jī)噴射結(jié)合劑。FDM工藝的關(guān)鍵是保持半流動(dòng)成型材料的溫度剛好在熔點(diǎn)之上(比熔點(diǎn)高1℃左右)。而采用全新的“增長(zhǎng)”加工法，用層層的小毛坯逐步疊加成大工件，將復(fù)雜的三維加工分解成簡(jiǎn)單的二維加工的組合。這個(gè)過(guò)程還包括對(duì)新建模型進(jìn)行誤差分析，其過(guò)程應(yīng)該考慮被測(cè)物對(duì)機(jī)構(gòu)引起的綜合軌跡誤差、逆向工程設(shè)計(jì)所存在測(cè)量誤差、和后續(xù)的加工誤差和設(shè)計(jì)中曲線(xiàn)擬合的誤差等。4. 產(chǎn)品的傳承性更好參照已有的產(chǎn)品進(jìn)行逆向設(shè)計(jì)，可以更好地繼承原有產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)，改進(jìn)其缺點(diǎn)，使設(shè)計(jì)的產(chǎn)品不斷獲得改進(jìn)與提高。 1 .產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期短 逆向工程系統(tǒng)就專(zhuān)門(mén)為制造業(yè)提供了一個(gè)全新、高效的三維制造路線(xiàn)。逆向工程技術(shù)的應(yīng)用對(duì)我國(guó)企業(yè)縮短與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距具有特別重要的意義。但在我國(guó)復(fù)雜曲面的逆向工程還處在初級(jí)階段，所以不斷進(jìn)行研究具有重要意義。這些都對(duì)復(fù)雜曲面的反求工程提供合適的環(huán)境。在曲面重構(gòu)技術(shù)方面，也不斷取得突破性進(jìn)步。由英國(guó)Ferranti公司于20世紀(jì)50年代開(kāi)始研制的三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)（coordinate measuring machine,CMM）,以及德國(guó)Zeiss公司于1973年推出的UMM500測(cè)量機(jī)已成為傳統(tǒng)機(jī)械接觸式測(cè)量方法的代表。而且在Pro/E、UG中也都發(fā)展出逆向模塊。此外，復(fù)雜曲面反求技術(shù)在我國(guó)企業(yè)也有一定的應(yīng)用，如珠海模具中心、東風(fēng)汽車(chē)公司、天津大學(xué)內(nèi)燃機(jī)研究所、浙江大學(xué)和湖南大學(xué)等運(yùn)用反求技術(shù)進(jìn)行新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)與研制。充分利用別國(guó)的科技成就加以消化吸收與創(chuàng)新，進(jìn)而發(fā)展自己的技術(shù)，已成為世界各國(guó)普遍運(yùn)用的方法和手段。 逆向工程是在已有實(shí)物的基礎(chǔ)上進(jìn)行的再設(shè)計(jì)，所以相對(duì)于傳統(tǒng)的正向設(shè)計(jì)，具有以下特點(diǎn)。 逆向設(shè)計(jì)的產(chǎn)品是在原有產(chǎn)品的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)的，較正向設(shè)計(jì)在測(cè)試的時(shí)間和頻率可以適當(dāng)減少，降低的成本可觀(guān)。5產(chǎn)品加工快速成型是制造技術(shù)的一次飛躍，其包括光固化成型（SL）、粉末燒結(jié)成型（SLS）、層疊法成型（LOM）、熔積成型（FDM）等多達(dá)十余種具體的工藝方法。圖1. 2 快速成型制作過(guò)程快速成形技術(shù)徹底擺脫了傳統(tǒng)的“去除”加工法部分去除大于工件的毛坯上的材料來(lái)得到工件。每完成一層，工作臺(tái)下降一個(gè)層厚進(jìn)行迭加沉積新的一層，如此反復(fù)最終實(shí)現(xiàn)零件的沉積成型。4) 三維印刷法(3DP,Three Dimensional Printing )三維印刷法是利用噴墨打印頭逐點(diǎn)噴射粘合劑來(lái)粘結(jié)粉末材料的方法制造原型。用戶(hù)在第一次使用時(shí)就可以配置最適合其流程的產(chǎn)品，使用這些工具是保證產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期順利進(jìn)行的關(guān)鍵。一個(gè)零件，是由很多單獨(dú)的曲面構(gòu)成，對(duì)于每一個(gè)曲面，可根據(jù)特性判斷用用什么方式來(lái)構(gòu)成，例如，如果曲面可以直接由點(diǎn)的網(wǎng)格生成，就可以考慮直接采用這一片點(diǎn)云；如果曲面需要采用多段曲線(xiàn)蒙皮，就可以考慮截取點(diǎn)的分段?？刂泣c(diǎn)增多則形狀吻合度好，控制點(diǎn)減少則曲線(xiàn)較為光順。創(chuàng)建曲面的方法很多，可以用點(diǎn)云直接生成曲面（Fit free form），可以用曲線(xiàn)通過(guò)蒙皮、掃掠、四個(gè)邊界線(xiàn)等方法生成曲面，也可以結(jié)合點(diǎn)云和曲線(xiàn)的信息來(lái)創(chuàng)建曲面。PTC公司開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品中，具有逆向功能的有：ICEM Surf、Pro/DESIGNER(CDRS)、Pro/SCANTOOLS、Facet Feature和Restyle。在Pro/SCANTOOLS模塊下，可以輸入多種格式的掃描數(shù)據(jù)，并可對(duì)高密度的數(shù)據(jù)進(jìn)行智能濾波。這種方式成熟,但測(cè)量速度和精度比較低,而且不適合柔軟實(shí)物的測(cè)量。因?yàn)橹挥蝎@得了產(chǎn)品的CAD模型我們才能進(jìn)行后續(xù)的加工制造、快速成型制造、虛擬仿真制造和產(chǎn)品的再設(shè)計(jì)等。2. 插補(bǔ)法(interpolation)以插補(bǔ)的方式來(lái)進(jìn)行曲面的建立，則是將每個(gè)截面的點(diǎn)數(shù)據(jù)，分別插補(bǔ)得到通過(guò)這些點(diǎn)的曲線(xiàn)，再利用這些曲線(xiàn)來(lái)建立一個(gè)曲面。 本次設(shè)計(jì)逆向方案的確定目前逆向工程的解決方案主要有以下三大類(lèi)：沿襲正向建模思路，從點(diǎn)到線(xiàn)再?gòu)木€(xiàn)到面。反向提取與正向設(shè)計(jì)結(jié)合：直接由點(diǎn)云數(shù)據(jù)提取特征參數(shù)，在導(dǎo)入Pro/E等通用CAD/CAM系統(tǒng)進(jìn)行正向設(shè)計(jì)。 本章小結(jié)本章介紹了復(fù)雜曲面逆向工程的過(guò)程，其包括點(diǎn)云掃描、點(diǎn)云處理、曲面重構(gòu)、實(shí)體建模。該點(diǎn)云數(shù)據(jù)中存在很多的不需要的點(diǎn)，為了后面處理方便首先需要把點(diǎn)云中明顯的不需要的點(diǎn)刪除掉。小平面（Facet）特征是Pro/ENG