【正文】 （ 12):5255. [13]李江熊，柯映林，程耀東 .基于實物的發(fā)展曲面產(chǎn)品反求工程中的 CAD 建模技術 [J].中國機械工程， 1999,10（ 4）：390393. [14]田曉東，史桂蓉，阮雪榆 .復雜曲面實物的逆向工程及其關鍵技術 [J].機械設計與制造工程， 20xx,29（ 4）： 16. [15]李中海 .反求工程中擬合曲面連續(xù)性的研究 .沈陽工業(yè)大學碩士學位論文， 20xx. [16]林峰，巫少龍，周建強 .逆向工程及其關鍵技術 [J].CAD/CAM 與工業(yè)信息化， 20xx（ 9）： 3234. [17]方新，費仁元 .實物逆向工程的關鍵技術 [J].現(xiàn)代制造工程， 20xx（ 12）： 1820. [18]王宏濤，周儒榮，張麗艷 .現(xiàn)代測量方法在逆向工程數(shù)據(jù)采集技術中的應用 [J].航空計測技術， 20xx,23（ 4） . [19]姜元庚，劉佩軍 .UG/imageware 逆向工程培訓教材 [M].北京：清華大學出版社， 20xx. [20]崔波，劉青社，崔世強 .快速成型制造技術的發(fā)展與應用 [J].河北工業(yè)科技， 20xx,7（ 1）： 4145. [21] , and ,.Segmentation of the Measured Point Data in Reverse Engineering[J]. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 20xx,20:571–580. [22] and , Chemnitz,Direct Segmentation of Algebraic Models for Reverse Engineering[J].Computing, 20xx, 72:207–220. 陜西理工學院畢業(yè)設計 第 39 頁 共 39 頁 畢業(yè)設計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設計（論文），是我個人在指導教師的指導下進行的研究工作及取得的成果。我還體會到陜西理工學院畢業(yè)設計 第 36 頁 共 39 頁 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。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。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。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，得到接近原始設計參數(shù)的再設計參數(shù)。從上面分析可知，原始設計參數(shù)與重構參數(shù)存在誤差。在對實物原型測量陜西理工學院畢業(yè)設計 第 34 頁 共 39 頁 時，會產(chǎn)生測量誤差 AI測 。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。 圖 剖切后的烏龜模型 陜西理工學院畢業(yè)設計 第 33 頁 共 39 頁 快速成型制造 在新產(chǎn)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。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 修改曲面前后對比 陜西理工學院畢業(yè)設計 第 31 頁 共 39 頁 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。曲面調(diào)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(diào)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(diào)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，在彈出的對話框中調(diào)整設置參數(shù)。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。 圖 3. 16 小平面分樣 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。 小平面處理 精調(diào)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。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。 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。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。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。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(diào)粗調(diào)、小平面精調(diào)和精整以及生成集管等工作。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 。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。 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(nèi)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)木谩? 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 ”。 陜西理工學院畢業(yè)設計 第 12 頁 共 39 頁 實體三維數(shù)據(jù)的獲得 —— 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。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(chǎn)品的造型思想。 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。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。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。 b) 對點云進行判斷，去除噪音點（即測量誤差點）?？涨跋冗M的技術保證了用戶能在更短的時間內(nèi)進行設計、逆向工程，并精確地構建和完全地檢測高質(zhì)量自由曲面。復雜構件不易制造，懸臂件需加支撐 。 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。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(qū)動和新材料等先進技術集成一體。 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(zhuǎn)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。 逆向工程通常是以專案方式執(zhí)行模型的仿制工作。解決了一些復雜形體的三維建模和難以加工出實物模型等問題 ,實現(xiàn)了產(chǎn)品的快速復制。所以逆向工程的意義不僅僅在于探索并掌握支持產(chǎn)品全生命周期設 計、制造的關鍵技術，更體現(xiàn)在逆向反求的過程中接納先進的設計思想和制造理念，進而實現(xiàn)理論和思想上的創(chuàng)新，這對于我國科技進步和制造業(yè)的發(fā)展具有十分重要的意義。華中科技大學開發(fā)了三維彩色掃描系陜西理工學院畢業(yè)設計 第 3 頁 共 39 頁 統(tǒng) 3DLCS95，于 1995 年獲得了國家專利。 1968 年， Shepard 研究了非規(guī)則分布數(shù)據(jù)的二維差值函數(shù)，給出了最小二乘法距離加權插值算法。陜西理工學院畢業(yè)設計 第 1 頁 共 39 頁 目 錄 1. 緒 論 ...................................................................................................................................... 2 . 課題研究的提出與意義 ................................................................................................... 2 課題背景 ............................................................................................................... 2 課題意義 ............................................................................................................... 3 逆向工程特點和過程 ........................................................................................................ 4 逆向工程的特點 .................................................................................................... 4 快速成型的技術原理、早期發(fā)展和特點功能 ..................................................................... 6 快速成型原理 ........................................................................................................ 6 快速成型工藝方法 ................................................................................................. 7 軟件介紹 ......................................................................................................................... 9 Imageware 軟件簡介 .............................................................................................. 9 Pro/Engineer 軟件 逆向工程模塊簡介 .....................................................................10 .....................................................................................................................12 實體三維數(shù)據(jù)的獲得 —— 掃描 .........................................................................................12 點云處理 ........................................................................................................................12 曲面重構 ........................................................................................................................13 實體建模 ..