【正文】 然后點(diǎn)擊【拉伸】選擇剛才創(chuàng)建的曲線，以Y軸為方向，拉伸片體，如（圖55）所示。最后鏡像的時(shí)候這個(gè)點(diǎn)云所在的平面就是鏡像平面。故而在制作其三維模型的時(shí)候也只是需要到一半的點(diǎn)云，把產(chǎn)品半邊的曲面做好之后，直接鏡像就可以得到產(chǎn)品完整的曲面了。點(diǎn)擊【格式】/【移動(dòng)至圖層】把各個(gè)顏色不相同的點(diǎn)云移動(dòng)到不同的圖層里面，如（圖52）所示。圖51導(dǎo)入的點(diǎn)云由于導(dǎo)入的點(diǎn)云數(shù)目比較繁多，而且還有好幾種不同的顏色，如果不分類管理的話在制作曲面調(diào)用需要點(diǎn)的時(shí)候就會(huì)很麻煩。 產(chǎn)品模型曲面的創(chuàng)建把之前修改好的點(diǎn)云和三角網(wǎng)格化的點(diǎn)云都在【導(dǎo)入】界面中導(dǎo)入到UG環(huán)境內(nèi)，兩個(gè)文件的格式都是不一樣的，一個(gè)使asc文件，一個(gè)使stl文件。除此之外，組立功能、2D出圖功能、模具加工功能及與PDM之間的緊密結(jié)合，使得UG在工業(yè)界成為一套無(wú)可匹敵的高階CAD/CAM系統(tǒng)。 Unigraphics(UG)是一套復(fù)雜產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造的最佳系統(tǒng)，從概念設(shè)計(jì)到生產(chǎn)產(chǎn)品，UG廣泛的軍用在汽汽車業(yè)、航天業(yè)、模具加工及設(shè)計(jì)業(yè)、醫(yī)療器材產(chǎn)業(yè)等等，近年來(lái)更將觸角深及消費(fèi)性市場(chǎng)產(chǎn)業(yè)中最復(fù)雜的領(lǐng)域—工業(yè)設(shè)計(jì)。它不但擁有現(xiàn)今CAD/CAM軟件中功能最強(qiáng)大的Parasolid實(shí)體建模核心技術(shù)，更提供高效能的曲面建構(gòu)能力，能夠完成最復(fù)雜的造型設(shè)計(jì)。UG的計(jì)算機(jī)輔助制造（ CAM）模塊包括數(shù)控銑加工編程、車加工編程、電火花線切割編程，UG—CAE主要是對(duì)模型的分析。 實(shí)體建模軟件UG是美國(guó)EDS公司（現(xiàn)已經(jīng)被西門子公司收購(gòu)）的集 CAD/CAM/CAE功能于一體的軟件集成系統(tǒng)。5 產(chǎn)品三維模型的建立之前已經(jīng)把產(chǎn)品的點(diǎn)云處理好了，現(xiàn)在就是要把點(diǎn)云變成三維模型的過程，這個(gè)過程是整個(gè)逆向工程過程中最重要的部分，逆向工程的成功與否也在很大的程度上取決于這個(gè)三維模型建立的過程。這樣，點(diǎn)云的處理就完成了。 圖420選擇平行點(diǎn)云截面 圖421平行點(diǎn)云截面對(duì)話框 圖422截面點(diǎn)云 圖423其他截取的點(diǎn)云 圖424中間截面 圖425點(diǎn)顯示和變色圖框 圖426變色后的點(diǎn)云 圖427選擇三角網(wǎng)格化 圖428三角網(wǎng)格化對(duì)話框 圖429點(diǎn)云三角網(wǎng)格把做好的點(diǎn)云單獨(dú)現(xiàn)實(shí)出來(lái)，點(diǎn)擊【文件】/【另存為】，選擇保存文件夾，點(diǎn)擊【可見】，之后保存。再把截出出的點(diǎn)云調(diào)成點(diǎn)顯示然后改變成不同的顏色，如（圖425；圖426）所示。之后再截取一些方便以后曲面制作的點(diǎn)云完成點(diǎn)云的截取，如（圖423）所示。截取的點(diǎn)云分別以X、Y、Z三個(gè)方向截取，在這三個(gè)方向之外，為了方便之后的曲面建立，還要截取一些其他的點(diǎn)云界面，最后得到的才是需要的點(diǎn)云。然后把產(chǎn)品點(diǎn)云和之前用界面畫出的直線創(chuàng)建組，點(diǎn)擊【修改】/【定位】/【基于特征定位】，讓點(diǎn)云和作出的基準(zhǔn)一一配對(duì)得到最后位置調(diào)整好的點(diǎn)云，如（圖419）所示。以中點(diǎn)為起點(diǎn)畫一條方向和Z軸平行的直線，如（圖416；圖417）所示。 圖47法相平面 圖48三點(diǎn)平面 圖49 創(chuàng)建的組 圖410定位后的點(diǎn)云 (2)再在產(chǎn)品點(diǎn)云的上部分，選擇【交換模式點(diǎn)云界面】，如（圖411）所示，畫一條直線截出點(diǎn)云的一個(gè)界面點(diǎn)云，如（圖412）所示，再在這個(gè)截出的選擇三個(gè)點(diǎn)確定一個(gè)平面，如（圖413）所示，然后又是把這次創(chuàng)建的平面和產(chǎn)品的點(diǎn)云創(chuàng)建一個(gè)組，再和法向平面定位得到新的定位點(diǎn)云，如（圖414）所示。 圖42產(chǎn)品點(diǎn)云 圖43選框 圖44圈選點(diǎn)圖框 圖45框選點(diǎn)圖46需要的有用點(diǎn)云(1)點(diǎn)擊【創(chuàng)建】/【平面】/【中心法向】，以Z軸為軸線創(chuàng)建平面，如（圖47）所示，選擇【創(chuàng)建】里面的三點(diǎn)平面在產(chǎn)品點(diǎn)云的下邊面點(diǎn)出三個(gè)點(diǎn)，確定一個(gè)平面，如（圖48）所示。 點(diǎn)云處理過程，在點(diǎn)擊【文件】/【打開】導(dǎo)入用關(guān)節(jié)臂激光掃描儀掃描出的產(chǎn)品外表面點(diǎn)云，如（圖42）所示。自由形狀產(chǎn)品設(shè)計(jì)、快速曲面、高質(zhì)量曲面、逆向工程、計(jì)算機(jī)輔助校驗(yàn)、多邊形建模、快速原型等，使客戶能夠在很短的時(shí)間內(nèi)精確地設(shè)計(jì)建立和全面檢驗(yàn)高質(zhì)量的自由形狀產(chǎn)品。根據(jù)這些點(diǎn)云數(shù)據(jù)構(gòu)造的A級(jí)曲面（CLASSA）具有良好的品質(zhì)和曲面連續(xù)性。具有強(qiáng)大的測(cè)量數(shù)據(jù)處理、曲面造型、誤差檢測(cè)功能。這次的男式摩托車前燈罩測(cè)量也是用非接觸式測(cè)量的三維光學(xué)測(cè)量?jī)x 。非接觸式測(cè)量：根據(jù)原理的不同，可分為三角形法、結(jié)構(gòu)光法、計(jì)算機(jī)視覺法、激光干涉法、激光衍射法、CT測(cè)量法、MRI 測(cè)量法、超聲波法和層析法等。可分為觸發(fā)式和連續(xù)式。原始點(diǎn)云數(shù)據(jù)是后面進(jìn)行逆向處理的根本依據(jù)，因此三維掃描得到點(diǎn)云數(shù)據(jù)的好壞直接影響到逆向建模的成功與否。 掃描設(shè)備在進(jìn)行逆向工程時(shí)，三維掃描是最基本的一步。這個(gè)過程可以通過CAD軟件或逆向軟件來(lái)完成，目前對(duì)于飛機(jī)機(jī)翼模具及機(jī)身等大尺寸的三維測(cè)量，也主要使用這一測(cè)量方法。在很多情況下，不僅需要得到被測(cè)實(shí)體的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，而且還需要得到被測(cè)實(shí)體的三維實(shí)體數(shù)學(xué)模型，以便對(duì)其進(jìn)行數(shù)控加工、快速原型制造或模具鑄造等。如圖1所示的某型直升飛機(jī)螺旋槳模具，首先通過現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量獲取被測(cè)模具的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，然后將得到的數(shù)據(jù)與原始三維CAD模型進(jìn)行比較，即所謂的質(zhì)量評(píng)價(jià)。另外，即使采用樣板進(jìn)行模具檢測(cè)，人為因素對(duì)檢測(cè)結(jié)果影響也很大，造成檢測(cè)一致性差。然而對(duì)于表面復(fù)雜且自由曲面多的模具，最后的加工質(zhì)量檢測(cè)是很大的難題。目前，本課題組已對(duì)數(shù)十種被測(cè)實(shí)體（包括大型飛機(jī)機(jī)翼、直升機(jī)螺旋槳、航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣等）進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，并且圓滿完成了測(cè)量任務(wù)，達(dá)到了項(xiàng)目預(yù)期的要求。所以非接觸式測(cè)量被廣泛應(yīng)用于表面形狀復(fù)雜，精度要求不特別高的未知曲面的測(cè)量，例如：汽車、摩托車、玩具、工藝品的木模、泥模等。非接觸式測(cè)量中，由于探測(cè)源與工件無(wú)接觸，可測(cè)表面較軟、薄和不可接觸的高精密件，它的數(shù)據(jù)采集速度快、精度高，排除了由測(cè)量摩擦力和接觸壓力造成的測(cè)量誤差，獲得的密集點(diǎn)云信息量大、精度高，可以探測(cè)到一般機(jī)械測(cè)頭難以測(cè)量的部位，最大限度地反映被測(cè)表面的真實(shí)形狀。圖31 表面數(shù)據(jù)獲取方法接觸式測(cè)量可獲得準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)，不受工件表面光學(xué)性質(zhì)的影響，但由于和零件表面接觸，探頭易磨損，測(cè)量速度低，且對(duì)零件表面硬度有一定的要求，有半徑誤差補(bǔ)償，接觸式數(shù)據(jù)采集通常使用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)。 三維測(cè)量技術(shù)的測(cè)量原理和分類三維測(cè)量就是指用光學(xué)、聲學(xué)和機(jī)械原理來(lái)采集物體表面三維空間信息的方法和技術(shù)。 近10年來(lái)，國(guó)內(nèi)的清華大學(xué)、華中科技大學(xué)、上海交通大學(xué)、西安交通大學(xué)等多所高校也在跟蹤、消化、吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)結(jié)構(gòu)光測(cè)量技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)研究，并推出了商品化的系統(tǒng)，如：北京天遠(yuǎn)三維科技有限公司的OKIOII型三維掃描儀，華中科技大學(xué)的PowerScanner系列結(jié)構(gòu)光三維測(cè)量系統(tǒng)、上海數(shù)造機(jī)電科技有限公司的3DSS 綜合型三維掃描儀等。 以外，[69]、[10]及德國(guó)Technical University of Braunschweig的Reinhold Ritter教授[1112]，也是結(jié)構(gòu)光三維測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域的先驅(qū)。1986年，形成了一種新的三維形貌測(cè)量技術(shù)：相位測(cè)量輪廓術(shù)（PMP）。借助于工業(yè)CT技術(shù)，逆向工程不僅可以產(chǎn)生物體的外部形狀，而且可以快速發(fā)現(xiàn)、定位物體的內(nèi)部缺陷。因此，逆向工程在改型設(shè)計(jì)方面可發(fā)揮正向設(shè)計(jì)不可替代的作用。在模具行業(yè)，常需通過反復(fù)修改原始設(shè)計(jì)的模具型面。例如航天航空、汽車等領(lǐng)域，為了滿足產(chǎn)品對(duì)空氣動(dòng)力學(xué)等的要求，需進(jìn)行風(fēng)洞等實(shí)驗(yàn)建立符合要求的產(chǎn)品模型。其主要應(yīng)用領(lǐng)域如下：對(duì)產(chǎn)品外形美學(xué)有特別要求的領(lǐng)域，由于設(shè)計(jì)師習(xí)慣于依賴3D 實(shí)物模型對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)行評(píng)估，因此產(chǎn)品幾何外形通常不是應(yīng)用CAD 軟件直接設(shè)計(jì)的，而是首先制作全尺寸的木質(zhì)或粘土模型或比例模型，然后利用逆向工程技術(shù)重建產(chǎn)品數(shù)字化模型。 逆向工程技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域逆向工程已成為聯(lián)系新產(chǎn)品開發(fā)過程中各種先進(jìn)技術(shù)的紐帶，并成為消化、吸收先進(jìn)技術(shù)。如果將逆向工程與已有的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（cad），計(jì)算機(jī)輔助制造（cam）等技術(shù)有機(jī)的結(jié)合在一起，將有效地提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造的水平。并給出一個(gè)一體化的解決方案：從樣品→數(shù)據(jù)→產(chǎn)品。傳統(tǒng)的復(fù)制方法時(shí)間長(zhǎng)而效果不佳，已漸漸為新型數(shù)字化的逆向工程系統(tǒng)所取代。由于各種原因我們都會(huì)遇到只有一個(gè)實(shí)物樣品或手工模型，沒有圖紙或CAD數(shù)據(jù)檔案，沒法得到準(zhǔn)確的尺寸，這就為我們?cè)诤罄m(xù)的工作中采用先進(jìn)的設(shè)計(jì)手段和先進(jìn)的制造技術(shù)帶來(lái)了很大的障礙，制造模具也就更為煩雜。逆向工程中，曲面擬合和曲面重構(gòu)是研究的熱點(diǎn)，難點(diǎn)在于對(duì)數(shù)據(jù)處理過程中最能反映曲面特征的特征點(diǎn)線面的智能提取，基于散亂數(shù)據(jù)點(diǎn)的曲面重構(gòu)和曲面光順問題，是目前科研工作所力求解決的問題。無(wú)論是接觸式還是非接觸式數(shù)據(jù)獲取，在得到的大量密集的云點(diǎn)數(shù)據(jù)中，由于測(cè)量過程的一些異常震動(dòng)、樣件的裝夾、鏡面反射等原因，在真實(shí)數(shù)據(jù)中不可避免的引入了“躁聲”數(shù)據(jù)，過濾躁聲數(shù)據(jù)是逆向工程數(shù)據(jù)處理的基礎(chǔ)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)此進(jìn)行了大量研究，開發(fā)不同的軟件進(jìn)行去躁處理。當(dāng)零件比較大時(shí)，測(cè)量所涉計(jì)的數(shù)據(jù)比較多，由于測(cè)量行程等的限制，需要對(duì)表面數(shù)據(jù)進(jìn)行分塊測(cè)量，因此在測(cè)量中需要進(jìn)行多視拼合方法的研究，常用的數(shù)據(jù)拼合方法有點(diǎn)位式，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換法等。根據(jù)測(cè)量方式不同，可以將數(shù)據(jù)采集的方法分為接觸式測(cè)量、非接觸式測(cè)量?jī)纱箢?。?shù)據(jù)采集技術(shù)。我們可以用圖來(lái)更加清晰的表達(dá)逆向工程的整個(gè)流程，如圖(21)所示。逆向工程是由高速三維激光掃描機(jī)對(duì)已有的樣品或模型進(jìn)行準(zhǔn)確、高速的掃描，得到其三維輪廓數(shù)據(jù)，配合逆向軟件進(jìn)行曲向重構(gòu)，并對(duì)重構(gòu)的曲面進(jìn)行在線精度分析、評(píng)價(jià)構(gòu)造效果，最終生成IGES或STL數(shù)據(jù)，據(jù)此就能進(jìn)行快速成型或CNC數(shù)控加工。近年來(lái)，這種從實(shí)物樣件獲取產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造工藝等相關(guān)信息的技術(shù)，已成為CAD/CAM中相對(duì)獨(dú)立的范疇，統(tǒng)稱為逆向工程或反求工程（Reverse Engineering）。這時(shí)，需要對(duì)產(chǎn)品樣件或?qū)嵨镞M(jìn)行測(cè)量，獲得具有三維坐標(biāo)信息的測(cè)量數(shù)據(jù)點(diǎn)，然后根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)重新建立其CAD模型，然后就可以對(duì)模型進(jìn)一步地力學(xué)分析、改型設(shè)計(jì)和數(shù)控加工。2 逆向工程概述 逆向工程的概念傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程，是一個(gè)由需求分析、概念設(shè)計(jì)到CAD 模型創(chuàng)建的過程，稱為正向設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)以男式摩托車