【正文】 圖 315 完成拼接后的風(fēng)扇 合并全局注冊完后，點擊工具欄 的最后一個按鈕“合并” ，全部默認，并選擇保“留原始數(shù)據(jù)”后點擊“確定” 。 補洞其中洞的出現(xiàn)主要是標志點，首先用清除工具 清除洞周圍的點云（因為洞的周圍曲率變化較大） 。使用補洞工具 進行補洞操作。選擇需要補洞的線后單擊“確定“，完成補洞操作。 西南 ug 38圖 316 補洞優(yōu)化后的風(fēng)扇 邊界優(yōu)化放大風(fēng)扇的邊界，可以看到并不光滑，因此需要對其邊界進行優(yōu)化。菜單欄：邊界→編輯，選擇“部分邊界“選擇邊界線上的 2 點，再單擊這條線，控制點應(yīng)在 78，張力應(yīng)為 01 之間?？梢哉{(diào)節(jié)數(shù)字使其邊界順滑些。 簡化數(shù)據(jù)及保存 數(shù)據(jù)保存：因為點云處理完后要被 imageware 編輯和處理，所以要保存為 stl 格式，這種格式也可直接被快速成型機識別。 曲面重構(gòu)根據(jù)生成的特征線網(wǎng)格化模型．按照一定的曲面擬合算法，進行曲面重構(gòu)，連接成完整的光順復(fù)雜曲面。其中技術(shù)難點主要體現(xiàn)在：根據(jù)點云數(shù)據(jù)進行曲面擬合的算法和曲面重構(gòu)方法兩個方面。在實際的產(chǎn)品中，曲面對象邊界和形狀有時極其復(fù)雜．產(chǎn)品型面往往是由多張曲面混合而成。為了保證曲面模型的整體性能，必須有合 西南 ug 39理的曲面重構(gòu)方法。從工程角度出發(fā)．評價曲面重構(gòu)的重要指標是模型的精確性、光順性、幾何不變性、對大規(guī)模散亂數(shù)據(jù)的重構(gòu)能力。由于對實物進行表面數(shù)字化處理，采用的測量方法不同，得到的測量數(shù)據(jù)的組織方式也不同。常用的數(shù)據(jù)組織方式有四種：散亂數(shù)據(jù)；掃描線數(shù)據(jù)；網(wǎng)格化數(shù)據(jù)；多邊形數(shù)據(jù)。不同的數(shù)據(jù)組織方式，可以選擇不同的曲面重構(gòu)方法，常用的有兩種：(1)三角Bezier曲面重構(gòu)法：采用分段三次Bezier三角代數(shù)曲面來逼近大規(guī)模的散亂點，使各三角曲面片之間達到邊界連續(xù)三角曲面構(gòu)造法對復(fù)雜邊界形狀曲面的擬合具有很大的靈活性。其中特征線的提取、三角網(wǎng)格的簡化和多視問題的處理是三角曲面應(yīng)用研究的重點。但是，這種方法生成的三角化網(wǎng)格數(shù)目通常很大，需用專門的算法對網(wǎng)格進行簡化處。(2)NURBS的曲面造型法：實際產(chǎn)品中，產(chǎn)品的型面多數(shù)是由多張曲面混合而成。實際工作中，要將產(chǎn)品型面數(shù)據(jù)分塊處理，首要問題是單矩形域內(nèi)曲面的散亂數(shù)據(jù)點的曲面擬合問題。采用NURBS構(gòu)造曲面的方法中，首先用函數(shù)方法構(gòu)造曲面的數(shù)學(xué)模型，然后在曲面上構(gòu)造拓撲矩形網(wǎng)格，交互定義特征線，利用矩形數(shù)據(jù)網(wǎng)格構(gòu)造出曲面。NURBS曲面具有優(yōu)良的局部形狀控制能力和幾何不變性，在復(fù)雜曲面建模技術(shù)領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用。選擇合理的曲面造型技術(shù)，進行擬合，生成若干個封閉、光滑的曲面，再將各分塊曲面通過拼接、過渡、延伸、裁剪、光順等技術(shù)處理，最終獲得實體表面形狀、尺寸精度范圍內(nèi)的曲面模型。曲面模型必須同時保證單張曲面的性能和各個連接曲面之間光滑、平順、封閉和連續(xù)，才能保證曲面模型的整體性能。曲面造型主要是使用imageware軟件進行numb曲面的重構(gòu)，其中有許多的處理技巧，用imageware打開前面保存的點云（stl格式） 。 對齊點云 過濾：原始點云還有很多原始點。這個數(shù)據(jù)量還是比較龐大，而且分布不均勻，為了使點的分布比較合理，使用命令 Modify →Date Reduction →Space Sampling 進行點云數(shù)據(jù)過濾。 西南 ug 40圖 317 風(fēng)扇點云圖對齊：選取風(fēng)扇葉片的上表面：Modify →Extract→Circle Select Points 命令圈選上表面（把視圖調(diào)到適當(dāng)位置） ，提取出一個小片。使用 Create→Plane→Center / Normal 命令建立一個 xy 平面 plane。Modify→Align →Best fit 選取小個平面，再選取 xy 平面，這樣就把小平面對齊到了 xy 平面。顯示全部點云（ctrl+s） ，用Modify→Align →Reapply 命令選取原始點云，這樣就把全部點云對齊到 xy 平面了，Ctrl+x 刪除不要的點云。旋轉(zhuǎn)：使用 Create →Construction line →Infinite line 分別建 2 個垂直線。Modify →Orient →Translate 移動點云使點云的中心到垂直線的交點上。 西南 ug 41圖 318 對齊 建立圓柱面首先建立中間的幾個曲面，按下 F5，選擇 Construct→cross section→cloud interactive，選取點云后，點擊圓柱的兩邊并產(chǎn)生小點云，Modify →Extract→Circle Select Points 選取有用的點云，在擬合為圓：Construct→curve from cloud→fit circle，在對話框中看其半徑為 ，在 Create →surface primitive→cylinder 以坐標原點為上表面圓心建立一個半徑為 76mm 的圓柱面（這個參數(shù)用戶已經(jīng)提供要求中間的圓柱的半徑為 76mm） 。 建立球面按下 F1，選擇 Construct→cross section→cloud interactive，選取點云后，點擊圓柱的兩邊并產(chǎn)生小點云（捕捉射線的兩端） ，Modify →Extract→Circle Select Points 選取有用的點云，在擬合為圓：Construct→curve from cloud→fit circle，在對話框中看其半徑為 ，在 Create →surface primitive→sphere 以一定坐標值為球心建立一個半徑為 113mm 的球面。 西南 ug 42 建立球底面通過 3 點建面的方法建立球的底面：Create→plane→3 points，選取底面的 3 個點，經(jīng)過上面一些曲面的建立，圓柱的基本外形已經(jīng)建立起來了，現(xiàn)在要做的就是把多余的部分裁剪掉。裁剪曲面首先要建立裁剪曲線。該曲線的建立可以通過 Construct →Intersection →With Surface 命令，分別選擇相交的兩個曲面（面不相交則延長面），然后執(zhí)行。在兩曲面相交處就建立了一條 3D 曲線。接著使用 Modify →Snip→Snip Surface 命令，選擇要裁剪的曲面和參考曲線進行曲面的裁剪圖 319 中間面 偏移球面及上下底面使用 Construct →offset→Surface 選取球面和下底面，偏移 4mm 西南 ug 43 剪切中間凹槽及洞分析中間曲面的構(gòu)造，使其上下偏置的曲面形成封閉的曲面，使用延伸(extend)，剪切（Ctrl+T）,旋轉(zhuǎn)陣列等命令建立如圖所示曲面圖 320 中間部分 建立小圓柱及洞根據(jù)上面的兩個封閉曲線在拉伸出面 Construct→swept surface→extrude in direction，最后在底面用封閉曲線建面 Construct→surface→plane trimmed w/curve。 圖 321 中間部分的底面 西南 ug 44 提取一個葉片及建立曲面 使用 Modify →Extract→Circle Select Points 命令選取風(fēng)扇的一個葉片點云，刪除一些不要的點云（邊緣部分） 。 Construct→cross section→cloud interactive，建立兩條點云，Ctrl+F 將 2 點云擬合為 2 條線。Create →3D Curve→3D BSpline 沿著葉片的邊緣劃線，控制點調(diào)為 3，把扇葉的 2 邊勾勒。剪切兩條線使其相交，Modify →Snip→Snip curve，Modify →continuity→match 2 curve。 圖 322 扇葉面提取葉片中間的點云：Modify →extract→points within curves，選取中間的4 條線。建面：Construct→surface→fit w/cloud and curves，選取點云和線（逆時針選） ，使面貼近于點云公差在 內(nèi)：Modify →shape control→wrap surface to cloud w/tolerance，延長生成的曲面，并剪切曲面（在點云上用 3D 曲線畫形狀再剪切） ，調(diào)整曲面的誤差，使其平滑，如圖 322。 偏移扇葉曲面并倒角 偏置曲面 Construct →offset→Surface，偏置 2mm 再進行倒角：Construct →fillet→Surface。 葉片與圓柱面倒角：Construct →fillet→Surface，分別選取兩個面，進行漸變倒角。 西南 ug 45 提取另外的兩個葉片點云及建面 用上面的方法去建立其他 2 個扇葉面,也可以通過旋轉(zhuǎn)建立（注意旋轉(zhuǎn)中心的選擇） 。圖 323 完成的風(fēng)扇 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化導(dǎo)出通用格式簡單的誤差分析：在進行完曲面重構(gòu)，需要對重構(gòu)的誤差進行分析。進行曲面和點云的比對，Imageware 中提供了這樣的功能。使用 Measure→Surface to →Cloud Difference 命令，比對結(jié)果誤差為 。在曲面模型已經(jīng)建立起來之后，需要做的就是精簡數(shù)據(jù)。精簡數(shù)據(jù)后的文件很直觀，而且對后來在其他 3 維造型軟件中進行處理是很方便的。具體操作，刪除在進行曲面造型時所建立的中間過渡幾何，比如點云數(shù)據(jù)等。然后另外存儲一個文件。另存是為了以后需要修改的時候方便。使用 File→save as 命令，選擇 igs 格式保存。Igs 格式是能被 UG、PROE 等三維軟件識別的一種文件格式。在保存時，注意刪除原有的點云，這樣才能更快地打開 igs格式文件，不會在 UG 中打開時亂碼。 西南 ug 46　實體造型當(dāng)外表面完成后，接下來就要構(gòu)建實體模型。在UG中可以采用下列方法造型：(1)對于結(jié)構(gòu)簡單的零件，用體素或掃描特征成型。(2)用簡單或復(fù)雜的實體作布爾運算，從而生成復(fù)雜的實體。(3)用前面所求得的曲面去切割已有的實體，從而得到具有所需形狀表面的實體。(4)如果難以一次性地生成復(fù)雜曲面體，可以分別生成幾個必要的復(fù)雜曲面，同時做出必要的起閉合作用的曲面或平面，然后將這些表面縫合起來生成實體。最后再進行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計，如加強筋、安裝孔等，最后通過裝配完成三維實體模型。當(dāng)一張曲面不光順時， 可求此曲面的分割片，調(diào)整這些分割片使其光順，再利用這些分割片重新構(gòu)面，效果會好些，這是常用的一種方法。 數(shù)據(jù)導(dǎo)入 在 imageware 中面建好后，刪除風(fēng)扇的點云數(shù)據(jù)（不然在 UG 里面打開會亂碼） ，要保存在中文目錄下（UG 打開不了中文目錄下的 IGS 文件） 。打開軟件，打開預(yù)先保存的 IGS 文件，進入建模模塊。 西南 ug 47 圖 324 導(dǎo)入后 UG 界面 曲面縫合及模型實體化在曲面縫合時注意：面的模型無誤；所有的面均邊界連續(xù)且重合，無空洞。在建模模塊下點擊工具欄 ，選擇要縫合兩個曲面，然后點擊應(yīng)用，同樣的步驟將所有的面縫合在一起，這樣風(fēng)扇就變成了一個實體?？p合時要顯示為“著色”才能看清楚那些已經(jīng)縫合好了，那些還沒有。 西南 ug 48 圖 325 縫合的對話框 產(chǎn)生風(fēng)扇葉片的二維圖為后續(xù)工作做準備還需將三維實體模型轉(zhuǎn)化為二維圖。即在UG 中，將各葉輪的三維模型按軸面和軸向投影得到各葉輪的二維視圖，其尺寸采用自動標注。實體縫好后就可以產(chǎn)生它的二維圖，點擊“起始”下的制圖模塊。根據(jù)風(fēng)扇的大小選擇A0圖紙（在cad中變?yōu)锳2） ，單位mm,設(shè)置完成后點擊 “確定”進入繪圖區(qū)。點擊工具欄的，畫出它的3視圖，首先畫出它的俯視圖，再根據(jù)俯視圖畫出它的主視圖，（由于方向相反，則點擊 使它反向） ，點擊 ，選擇其主視圖產(chǎn)生其左視圖。這樣就產(chǎn)生了風(fēng)扇的三視圖，選中每個視圖→按右鍵→選擇“型式”→出現(xiàn)“查看形式”對話框→選擇“光滑邊”欄→把“光滑邊”的勾去掉，這樣就屏蔽了多余的輪廓線。點擊“文件”→“另存為“，選擇 DWG格式（AUTOCAD的格式） ，這樣便于二維圖的打印和修改。 西南 ug 49 圖326 最后的二維圖 西南 ug 50結(jié) 論 采用三維光學(xué)測量系統(tǒng)對風(fēng)扇葉片進行反求，建立風(fēng)扇葉片的三維模型，并轉(zhuǎn)化為二維生產(chǎn)圖，可以解決風(fēng)扇葉片難以精確測量的問題。 對測量技巧 ，如何拼接，針對葉片類的零件如何掃描方法，三維數(shù)模的用處進行了總結(jié)，具體如下：物件的測量技巧噴漆：使用的是碳酸顯像劑，要注意噴均勻（噴頭距物品一般 50mm 處） ，風(fēng)扇上噴的是宏達 HG3 型顯像劑。噴漆的原因是使不反光、深色的物體被工業(yè)相機識別。貼標識點：標識點一般貼在曲率變化不大的地方，便于拼接和補洞；標記點不在同一平面，可以人為地制造有高