【正文】 Quick Surface Reconstruc。 完全 非參。然后使用 CATIA 對點(diǎn)云按照選定的精度進(jìn)行擬合為多條曲線定義的曲面。尤其牙齒根部分叉區(qū)是由多個復(fù)雜曲面間的光滑連接構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)難以用簡單的線來進(jìn)行表現(xiàn)和描述，造成連接區(qū)域失真。國內(nèi)十幾家大的飛機(jī)制造廠和飛機(jī)研究所選用了 CATIA，上海大眾集團(tuán)、一汽集團(tuán)、二汽集團(tuán)等十多家汽車制造公司都選用 CATIA 作為創(chuàng)新的開發(fā)平臺。同時 ,CATIA 也大量地進(jìn)入了其他如機(jī)車、摩托車、家電、通用機(jī)械等行業(yè)。 作為世界領(lǐng)先的 CAD/CAM 軟件， CATIA 在過去的二十多年中一直保持著驕人的業(yè)績，并繼續(xù)保持其強(qiáng)勁的發(fā)展趨勢。 CATIA 系列產(chǎn)品在八大領(lǐng)域里提供 3D 設(shè)計和模擬解決方案：汽車、航空航天、船舶制造、廠房設(shè)計、建筑、電力與電子、消費(fèi)品和通用機(jī)械制造。通過使企業(yè)能夠重用產(chǎn)品設(shè)計知識，縮短開發(fā)周期， CATIA 解決方案加快企業(yè)對市場的需求的 反應(yīng)。 模塊化的 CATIA 系列產(chǎn)品提供產(chǎn)品的風(fēng)格和機(jī)械設(shè)計、外型設(shè)計、管理數(shù)字樣機(jī)、設(shè)備與系統(tǒng)工程、分析和模擬、機(jī)械加工。其中，創(chuàng)成式曲面設(shè)計（ Generative Shape Design， GSD）模塊幫助設(shè)計者在線架、多種曲面特征的基礎(chǔ)上進(jìn)行強(qiáng)大、多功能的曲面造型設(shè)南京林業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 40 計， V5 中的數(shù)字化曲面編輯（ Digitized Shape Editor， DSE）和快速曲面重構(gòu)（ Quick Surface Reconstruction， QSR）模塊是逆向工程的專用模塊，可以提供多種格式的點(diǎn)云輸入和輸 出數(shù)據(jù)，除了具有對點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的功能外，還提供了強(qiáng)大的曲面、曲線直接擬合功能。 CATIA 的簡介 CATIA 在世界行業(yè)領(lǐng)域中處于主導(dǎo)地位。 三、 裝配和搭接控制 對預(yù)裝配部件進(jìn)行掃錨，可實(shí)現(xiàn)計算機(jī)中的虛擬裝配，進(jìn)行裝配部件的尺寸調(diào)整及驗(yàn)證。對已有零部件的掃描，也可以精確獲取曲面、特征，用于汽車、輪船、飛機(jī)等復(fù)雜形狀和結(jié)構(gòu)的研究。 三維激光掃描儀在工業(yè)中的應(yīng)用： 一、 工業(yè)逆向建模 通過三維激光掃描儀可以快速完成機(jī)械零件的仿制和結(jié)構(gòu)研究。 采用三維激光掃描技術(shù)可大大縮短產(chǎn)品設(shè)計和生產(chǎn)周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本。 三維激光掃描儀的優(yōu)勢： ?三維測量：已經(jīng)逐漸的代替二維，三維激光掃描儀每次獲取的測量的數(shù)據(jù)既包含 X,Y,Z 點(diǎn)的信息，也包括 R,G,B 顏色信息，同時還有物體 反色率的信息，這樣全面的信息能給人一種物體在電腦里真實(shí)再現(xiàn)的感覺，是傳統(tǒng)測量手段無法做到的。本研究是非接觸式的。 南京林業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 39 激光掃 描 儀的基本結(jié)構(gòu)包含有激光光源及掃 描 器、受光感測器、控制單元等部分。三維激光掃描技術(shù)是其中一種利用激光脈沖對物體表面進(jìn)行掃描從而獲取其表面特征信息的技術(shù)，它適用于中近距離的寬場景、大物體的快速高精度掃描 ，為建立場景的三維模型提供了必要而且準(zhǔn)確的工具。 三維激光掃描儀的簡介 隨著數(shù)字化技術(shù)的迅速發(fā)展，各種不同領(lǐng)域?qū)τ讷@取原始數(shù)據(jù)信息的需求也日益增多。 本研究還是以上述注塑件為例，對其進(jìn)行三維模型重建。 逆向工程技術(shù)近年來發(fā)展 非常迅速，它是 消化 ,吸收和提高先進(jìn)技術(shù)的一系列分析方法及應(yīng)用技術(shù)的組合， 它的出現(xiàn) 改善 了 技術(shù)水平，提高 了 生產(chǎn)率 進(jìn)而提高了經(jīng)濟(jì)效益， 增強(qiáng) 了在國際上的地位 。而逆向工程是在已知零件實(shí)體的情況下，通過特定設(shè)備對其進(jìn)行掃描，獲取零件表面離散點(diǎn)，在經(jīng)過多次拼合，呈現(xiàn)出大概完整的三維 點(diǎn)云 ，再倒入 CATIA中，對其進(jìn)行修補(bǔ)，得到近乎完整的三維實(shí)體圖 ，最后進(jìn)行加工 。 南京林業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 38 4 逆向工程技術(shù) 引言 逆向工程也稱逆 向制造，是在沒有設(shè)計圖紙以及沒有 CAD 的情況下對現(xiàn)有零件實(shí)體進(jìn)行迅速、有效的仿制。本研究主要是采用手動測量多個點(diǎn)（ 3個以上）來達(dá)到測量平面、圓半徑的目的，其中有個別平面太窄，圓弧太小，難以測出真南京林業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 37 實(shí)的特征，這時就可用構(gòu)造特征命令來克服此困難 ，三坐標(biāo)測量機(jī)不僅是方便的，而且高效準(zhǔn)確。 圖 （二） 計算機(jī)顯示報告圖 本章小結(jié) 本章詳細(xì)的簡述了三坐標(biāo)測量機(jī)的測量步驟，包括系統(tǒng)啟動前后應(yīng)注意的事項、測座測針的選擇、控制系統(tǒng)的功能、特征測量、構(gòu)造特征、建立坐標(biāo)系和誤差分析的過程。 圖 （一） 垂直度報告 報告顯示平面 1 和平面 2 的垂直度誤差在公差范圍內(nèi)，說明在相互參照下平面比較平整，滿足產(chǎn)品的互換性，產(chǎn)品質(zhì)量較高。 本章節(jié)主要研究面和面的垂直度。適合的基準(zhǔn)南京林業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 36 元素可以是另一個線，平面，圓柱，圓錐，槽，或標(biāo)準(zhǔn)參考平面元素 XA, YA, ZA, XY , YZ 和 ZX 平面。 圖 平行度報告 報告顯示平面 5 和平面 6 的平 行度誤差在公差范圍內(nèi)，說明在產(chǎn)品制造過程中所造成的誤差較小，滿足加工精度，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，滿足裝配的互換性。本章節(jié)研究面與面之間的平行度。 平行度評價選項計算兩個平面的平行情況，必須有一個平面作為基準(zhǔn)。 圖 （三） 注塑件成型加工過程 平行度的評價 評價平面之間、面線之間、線線之間的平行狀態(tài)。(2)模具分析面的制造缺陷 。既有模具受力變形工藝條件如溫度等外因 ,也有材料流動、收縮等內(nèi)因。 下 圖 （二） 是所測的平面 4 的平面度的報告。 如果選中圖形復(fù)選框，請在倍率框中輸入增益值。 選擇輸出設(shè)備。 如圖 （一）平面度特征控制框。 平面度的評價 計算一個平面的平面度， 測針 至少應(yīng)測 3 點(diǎn)或者更多，點(diǎn)數(shù)越 多越能反映其真實(shí)的平面度。 圖 (3) 構(gòu)造圓 由此可知內(nèi)圓角半徑大約為 5 mm。 圖 (2) 各距離報告 七、圓弧半徑 該注塑零件的四周圓角太小，測針移動范圍小，如前面所述，采用構(gòu)造特征，可計算出圓的直徑。如 表格 1 所示。 ? 測量第一個元素特征和第二個元素特征之間平行或垂直于特定軸的距離。如圖 d所示。 例如在列表中僅僅選擇了二個特征， PCDMIS 計算的是特征 1 和特征 2 之間的平行于或垂直于的關(guān)系，基準(zhǔn)為特征 2。 南京林業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 32 圖 b 距離類型框圖 二、 關(guān)系 對話 框關(guān)系區(qū)域中的復(fù)選框用于指定在兩個特征之間測量的距離是垂直于或平行于特定軸，還是垂直于或平行于第二個或者第三個所選特征。 圖 a 距離公差框圖 一、 距離類型 如果一個元素是平面而另一個元素是點(diǎn)， PCDMIS 將提供點(diǎn)和平面之間的最短距離；如果兩個元素都是平面， PCDMIS 將提供第一個平面的特征點(diǎn)到第二個平面的最短距離。有時候數(shù)據(jù)來自于硬拷貝，可以使用理論值框輸入理論距離。 二、距離的公差 公差區(qū)域允許操作者沿著正負(fù)方向輸入正負(fù)公差帶。下面將 具體詳細(xì)的 介紹它們的含義，首先了解總體的步驟： 一、使用“距離”選項標(biāo)注距離 南京林業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 31 從子菜單中選擇 插入――尺寸――距離，此時將 彈出 距離對話框； 在特征列表框中選要計算距離的特征元素 ，如平面 5 和平面 6； 在上公差框中輸入上公差值 ， 在下公差框中輸入下公差值 ，注意正負(fù)號，如平面 5 到平面 6的距離上公差為 ，下公差為 ； 指定 距離類型 ， 選擇 2 維 或 3 維選項 ，例如平面 5 和平面 6 的距離是 3維 ； 在單位區(qū)域選擇毫米 mm； 選擇要將尺寸信息輸出到何處，選擇統(tǒng)計、報告、兩者或無選項； 選擇按特征、按 X 軸、按 Y 軸或按 Z 軸選項，以確定用于定義距離的關(guān)系； 選擇垂直于或平行于單選按鈕； 如果要在“圖形顯示”窗口中查看尺寸信息，請選中可選的顯示復(fù)選框； 在分析選項中選擇文本復(fù)選框或圖形復(fù)選框。 圖 (1) 距離框圖 二維距離的方向總是平行于工作平面 ， 三維距離是元素間的空間距離 ，所以距離的測量不是那么直觀，因而也容易出現(xiàn)明顯的錯誤。 根據(jù)圖紙要求可設(shè)置距離公差大小，根據(jù)具體情況選擇距離的關(guān)系，是按特征測量還是某一軸，根據(jù)不同元素確定不同的關(guān)系，是垂直于還是平行于，下面將進(jìn)行詳細(xì)的介紹。 尺寸 的 測量和形狀誤差的分析 距離 測量機(jī) 中 最為常用的一項功能 就是 測量元素之間的距離 ，可以快速的知道零件的尺寸 。 圖 (二） b 設(shè)定原點(diǎn) 設(shè)置了零件的正確 的三個 軸向 和原點(diǎn)后一個零件坐標(biāo)系就建好了 。 在計算機(jī)中 原點(diǎn)處于紅色標(biāo)記處，它的坐標(biāo)值為 X = 0， Y = 0 和 Z = 0。 如圖 （二）b。也就沒有必要再確定第三個軸線了。 如圖 （二） a。 針對注塑零件，用平面 8 的 方 向矢量來確定第二軸向，在軟件中，利用這條線進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，這將引起測量機(jī)坐標(biāo)軸的旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)到平面 7，與零件坐標(biāo)系的方向一致。 南京林業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 29 圖 （一） b 二、 旋轉(zhuǎn)軸 根據(jù)已有的 第一軸線和參考平面， 然后繼續(xù) 進(jìn)行 建立 坐標(biāo)系的第二步：旋轉(zhuǎn)軸，即確定第二軸向 Y 軸 。 圖 （一） a Z軸找正框圖 PCDMIS 軟件 將用在零件上測量出的平面 1 的曲面矢量方向作為 Z 軸 的 正 方向。選中“平面 1Z正 找正”即可。一般情況下，均選擇測量平面比較好的平面，使測點(diǎn)能夠均勻分布到整個平面上，這樣精度較高，測量一個平面至少要測三個點(diǎn)，測得的平面在計算中顯示出的是一個三角形。 選擇垂直于零件軸線的平面而不是選擇 垂直于機(jī)器坐標(biāo)軸的平面。 下面詳細(xì)介紹。 圖 選擇“插入 —— 坐標(biāo)系 —— 新建” ，此刻彈出坐標(biāo)系功能框。零件在檢驗(yàn)前必須要有正確的裝夾 固 定住 、足夠的檢測空間。 南京林業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 26 通過上述測量特征和構(gòu)造特征，得到下圖 。為后續(xù)測平面度和距離做好準(zhǔn)備。 注塑零件的凹槽部分和四周內(nèi)圓角測針不好測量，此時需要構(gòu)造特征。下圖為所測量的特征。一旦所有點(diǎn)數(shù)被采集，點(diǎn)擊手操盒上 Done 鍵即可。如圖（ 3）所示。 圖 （ 2）測量平面 3）手動測量圓 使用手操盒測量圓時， PCDMIS 將保存在圓上采集的點(diǎn)，因此采集時的精確性及測點(diǎn)均勻間隔非常重要。為使測量的結(jié)果真實(shí)反映零件的形狀和位置，應(yīng)選取適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)數(shù) ，并盡量使 測點(diǎn)位置分布均勻 ，點(diǎn)數(shù)和位置分布對面的 形位 誤差都有影響。 圖 （ 1）測量點(diǎn) 2）手動測量平面 使用手操盒驅(qū)動測頭逼近接觸平面。 (面最少測 3 個點(diǎn) ) 南京林業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 使用手操盒驅(qū)動測頭緩慢移動到要采集點(diǎn)的位置上方，盡量保持測點(diǎn)的方向垂直于工件表面。 測量時要選擇好相應(yīng)的工作平面或坐標(biāo)平面。 測點(diǎn)時的方向要盡量沿著測量點(diǎn)的法向，避免測頭“打滑”。 圖 校驗(yàn)結(jié)果 特征 測量特征 點(diǎn) 空間點(diǎn)的特征是： X、Y、 Z坐標(biāo)值，測頭回退的矢量 南京林業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 22 平面 圖 測量點(diǎn)的過程 無論是測量平面還是測量圓柱圓錐等都是要先手動測量多個點(diǎn)，因此掌握測點(diǎn)的過程很重要?！?StdDev”是本次校驗(yàn)的形狀誤差，從某種意義上反 映了校驗(yàn)的精度，這個誤差應(yīng)越小越好。其中“ X、 Y、 Z”是測針的實(shí)際位置，由于這些位置與測座的旋轉(zhuǎn)中心有關(guān)，所以它們與理論值的差別不影響測量精度。 觀查校驗(yàn)結(jié)果 測頭校驗(yàn)后，點(diǎn)擊測頭功能 —— 結(jié)果鍵，會彈出校驗(yàn)結(jié)果窗口。如圖 c所示。 圖 b 如果點(diǎn)擊 “是”， PCDMIS 會彈出另 一窗口，提示操作者如果校驗(yàn)的測針與前面校驗(yàn)的測針相關(guān)，應(yīng)該用前面標(biāo)準(zhǔn)球位置校驗(yàn)過的一號測針 T1A0B0 ，以使它們互相關(guān)聯(lián)。如果點(diǎn)擊“否”， PCDMIS會根據(jù)最后一次記憶的標(biāo)準(zhǔn)球位置自動進(jìn)行所有測頭位置的校驗(yàn)。 圖 a PCDMIS 在操作者選擇了要校驗(yàn)的測針后，彈出提示窗口，警告操作者將測座旋轉(zhuǎn)到 A0、 B0 角度，這時操作者應(yīng)檢查測頭旋轉(zhuǎn)后是否與 零件 或其它物體相干涉， 如有請 及時采取措施。 如果按下測量鍵前沒有選擇要校驗(yàn)的測針時， PCDMIS 軟件 會出現(xiàn)提示窗口，選擇 校驗(yàn)全部測針，點(diǎn)擊“是”。在工具標(biāo)識窗口添加“標(biāo)識”，在支撐矢量窗口輸入標(biāo)準(zhǔn)球的支撐矢量（指向標(biāo)準(zhǔn)球，如： 0， 0， 1），在直徑長度窗口輸入標(biāo)準(zhǔn)球檢定證書上標(biāo)注的實(shí)際直徑值，按下確定鍵 后，就可準(zhǔn)備測頭校驗(yàn)。 可用工具列表 ：是校驗(yàn)測頭時使用的校驗(yàn)工具的定義。 柱測尖標(biāo)定 ：對柱測針校驗(yàn)時設(shè)置的參數(shù)，偏置是指在測量時使用的柱測針的位置。起始角和終止角可以根據(jù)情況選擇 。 操作類型 ：選擇 “ 校驗(yàn)測尖 ” 。 觸測速度 ：測頭接觸標(biāo)準(zhǔn)球時速度 2mm/s。 逼近 /回退距離 ：測頭觸測或回退時速度轉(zhuǎn)換點(diǎn)的位置，可以根據(jù)情況設(shè)置，一般