基于proe復雜曲面模型的逆向工程與制造畢業(yè)設計

1、<p>　　基于PRO/E復雜曲面模型的逆向工程與制造</p><p>　　[摘要]本文研究了逆向工程的關鍵技術，并應用于復雜曲面的模型重建。逆向工程的關鍵技術包括：數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)處理和模型重建。通過對數(shù)據(jù)處理方法進行研究，得到數(shù)據(jù)處理的一般流程。根據(jù)復雜曲面的特點，采用逆向工程方法完成模型重建工作。采用serein激光掃描儀高效率、高精度地完成復雜曲面的數(shù)據(jù)獲取工作。應用imageware和Pro/E

2、軟件完成曲面的數(shù)據(jù)處理工作，獲得完整、準確的數(shù)據(jù)以方便后續(xù)模型重建工作的進行。運用Pro/E軟件中小平面特征和重新造型的方法，重復利用軟件優(yōu)勢，完成曲面模型的重構工作。</p><p>　　研究表明，采用逆向工程的方法完成曲面模型，可以獲得較高的模型質(zhì)量，提高效率，是一種行之有效的方法，具有重要的實際意義和較高的應用價值。</p><p>　　[關鍵詞]逆向工程；小平面特征；重新造型；im

3、ageware；Pro/E </p><p>　　Reverse Engineering and Manufacture of Complex Surface Models Based on Pro/E</p><p>　　Abstract: In this thesis, the key techniques of reverse engineering are researched a

4、nd applied to model reconstruction of sculptured surface. The key techniques of reverse engineering include：data acquisition, data processing and model reconstruction. By researching flow of data processing is explored.

5、In light of the characteristics of sculptured surface, the model is completed with reverse engineering. The data is collected with laser scanner efficiently and accurately. The data processing of </p><p>　　T

6、he research indicates that the model of sculptured surface, completed with reverse engineering, is an effective technique, which can bring about high quality model and efficiency and have great actual and practical value

7、.</p><p>　　Key words: Reverse Engineering, Facet Feature, Restyle, imageware, Pro/E目 錄</p><p><b>　　1. 緒論1</b></p><p><b>　　1.1. 引言1</b></p><p>

8、;　　1.2. 逆向工程特點和過程1</p><p>　　1.3. 快速成型的技術原理、早期發(fā)展和特點功能3</p><p>　　1.3.1. 快速成型原理3</p><p>　　1.3.2. 快速成型工藝方法4</p><p>　　1.3.3. 快速成型技術的早期發(fā)展6</p><p>　　1.3.4. 快

9、速成型技術的特點功能8</p><p>　　1.4. 軟件介紹9</p><p>　　1.4.1. Imageware軟件簡介9</p><p>　　1.4.2. Pro/Engineer軟件逆向工程模塊簡介10</p><p>　　2. 逆向工程一般步驟12</p><p>　　2.1 實體三維數(shù)據(jù)的獲得—

10、—掃描12</p><p>　　2.2 點云處理14</p><p>　　2.3 曲面重構14</p><p>　　2.4 實體建模16</p><p>　　3. 建立米老鼠頭像曲面具體步驟17</p><p>　　3.1. 米老鼠頭像曲面逆向開發(fā)的流程17</p><p>　　3.

11、2. 數(shù)據(jù)獲取和處理17</p><p>　　3.2.1. 掃描17</p><p>　　3.2.2. 點云數(shù)據(jù)清理18</p><p>　　3.2.3. 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化導出通用格式19</p><p>　　3.3. 小平面特征19</p><p>　　3.3.1. 造型前準備20</p><

12、p>　　3.3.2. 輸入點云數(shù)據(jù)20</p><p>　　3.3.3. 點云數(shù)據(jù)處理21</p><p>　　3.3.4. 包絡處理22</p><p>　　3.3.5. 小平面處理23</p><p>　　3.4. 重新造型27</p><p>　　3.5. 曲面實體化28</p>

13、<p>　　3.6. 快速成型制造30</p><p><b>　　4. 總結31</b></p><p><b>　　致 謝32</b></p><p><b>　　參考文獻33</b></p><p><b>　　緒論</b><

14、;/p><p><b>　　引言</b></p><p>　　逆向工程（Reverse Engineering）也稱反求工程，是相對正向設計而定義的一種設計方法，是從實物模型到電子模型或理論概念的一個反向推理、挖掘、優(yōu)化的系統(tǒng)過程，在國內(nèi)外各個領域被廣泛應用。它的意義不僅僅在于消化吸收并改進國內(nèi)外的先進技術，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

15、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。</p><p>　　Pro/ENGINEER是美國PTC公司于1988年開發(fā)出的參數(shù)化建模軟件系統(tǒng)，它廣泛應用于機械、電子航天、模具、工業(yè)設計、汽車和玩具等行業(yè)。其所提供的獨立幾何、小平面特征和重新造型等模塊都可完成逆向反求工作。</p><p><b>　　逆向工程特點和過程</b></p

16、><p>　　在瞬息萬變的產(chǎn)品市場中，能否快速地生產(chǎn)出合乎市場要求的產(chǎn)品就成為企業(yè)成敗的關鍵。由于各種原因往往我們都會遇到只有一個實物樣品或手工模型，沒有圖紙或CAD數(shù)據(jù)檔案，有時，甚至可能連一張可以參考的圖紙也不存在，沒法得到準確的尺寸，這就為我們在后續(xù)的工作中采用先進的設計手段和先進的制造技術帶來了很大的障礙。但是逆向工程技術很好的解決了這一問題。</p><p>　　隨著計算機技術的飛速

17、發(fā)展，三維的幾何造型技術已被制造業(yè)廣泛應用于產(chǎn)品及工模具的設計、方案評審、自動化加工制造及管理維護各個方面。通過各種測量手段及三維幾何建模方法，將原有實物（產(chǎn)品原型或油泥模型）轉(zhuǎn)化為計算機上的三維數(shù)字模型，在CAD領域，這就是所謂的逆向工程。</p><p>　　傳統(tǒng)的復制方法是用立體雕刻機或液壓三次元靠模銑床制作出一比一成等比例的模具，再進行量產(chǎn)。這種方法屬于類比式（Analog type）復制，無法建立工件尺

18、寸圖檔，也無法做任何的外形修改。這為后續(xù)的改進設計造成很大程度上的麻煩。</p><p>　　傳統(tǒng)的復制方法時間長而效果不佳，已漸漸為新型數(shù)字化的逆向工程系統(tǒng)所取代。逆向工程系統(tǒng)就專門為制造業(yè)提供了一個全新、高效的三維制造路線。并給出一個一體化的解決方案：樣品→數(shù)據(jù)→產(chǎn)品。</p><p>　　逆向工程通常是以專案方式執(zhí)行模型的仿制工作。往往制作的產(chǎn)品沒有原始設計圖檔，而是委托單位交付一件

19、樣品或模型，如木鞋模、高爾夫球頭、玩具、電氣外殼結構等，由制作單位復制（Copy）出來。因為有長期專門從事逆行工作的專業(yè)技術人員，所以工作效率很高。</p><p>　　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。逆向工程應用領域

20、相當廣泛，有軍工、模具制造業(yè)、玩具業(yè)、游戲業(yè)、電子業(yè)、鞋業(yè)、高爾夫球業(yè)、藝術業(yè)、醫(yī)學工程及產(chǎn)品造型設計等方面。</p><p>　　逆向工程建模的一般流程圖</p><p>　　圖1. 1 逆向建模一般流程</p><p>　　模型曲面分析——確定掃描方案——進行實體點云掃描——進行點云數(shù)據(jù)處理——建立需要的曲線——建立曲面——實體建模(如圖1. 1所示)。<

21、/p><p>　　快速成型的技術原理、早期發(fā)展和特點功能</p><p><b>　　快速成型原理</b></p><p>　　企業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略已經(jīng)從60年代“如何做的更多”、70年代“如何做的更便宜”、80年代“如何做的更好”發(fā)展到90年代的“如何做的更快”?？焖俪尚停ㄒ卜Q快速原型）制造技術(Rapid Prototyping & Manu

22、facturing，RP&M)就是在這種背景下逐步形成并得以發(fā)展的?？焖俪尚蛯⒂嬎銠C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。依據(jù)計算機上構成的工件三維設計模型(圖1. 2 (a))，對其進行分層切片，得到各層截面的二維輪廓(圖1. 2 (b))。</p><p>　　按照這些輪廓，成形裝置選擇性地固化-層層的液態(tài)樹脂(或切割-層

23、層的紙，燒結-層層的粉末材料，噴涂-層層的熱熔材料或粘結劑等)， 形成各個截面輪廓(圖1. 2 (c))并逐步順序疊加成三維工件(圖1. 2 (d))。</p><p>　　圖1. 2 快速成型制作過程</p><p>　　快速成形技術徹底擺脫了傳統(tǒng)的“去除”加工法-部分去除大于工件的毛坯上的材料來得到工件。而采用全新的“增長”加工法，用層層的小毛坯逐步疊加成大工件，將復雜的三維加工分解成

24、簡單的二維加工的組合。因此，它不必采用傳統(tǒng)的加工機床和工模具，只需傳統(tǒng)加工方法的10％-30％的工時和20％-35％的成本，就能直接制造出產(chǎn)品樣品或模具。由于快速成形 具有上述突出的優(yōu)勢，所以近年來發(fā)展迅速，已成為現(xiàn)代先進制造技術中的一項支柱技術，實現(xiàn)并行工程(Concurrent Engineering，簡稱CE)的必不可少的手段。 </p><p><b>　　快速成型工藝方法</b>&

25、lt;/p><p>　　目前快速成型主要工藝方法及其分類見圖1. 3所示</p><p>　　圖1. 3 快速成型主要工藝方法及其分類</p><p>　　立體光固化成型法（SL, Stereo-Lithography）</p><p>　　光固化法(SL)是目前最為成熟和廣泛應用的一種快速成型制造工藝。這種工藝以液態(tài)光敏樹脂為原材料，在計算機控

26、制下的紫外激光按預定零件各分層截面的輪廓軌跡對液態(tài)樹脂逐點掃描，使被掃描區(qū)的樹脂薄層產(chǎn)生光聚合(固化)反應，從而形成零件的一個薄層截面。完成一個掃描區(qū)域的液態(tài)光敏樹脂固化層后，工作臺下降一個層厚，使固化好的樹脂表面再敷上一層新的液態(tài)樹脂然后重復掃描、固化，新固化的一層牢固地粘接在一層上，如此反復直至完成整個零件的固化成型。</p><p>　　SL工藝的優(yōu)點是精度較高，一般尺寸精度可控制在0.01mm;表面質(zhì)量好

27、;原材料利用率接近100%;能制造形狀特別復雜、精細的零件;設備市場占有率很高。缺點是需要設計支撐;可以選擇的材料種類有限;制件容易發(fā)生翹曲變形;材料價格較昂貴。</p><p>　　該工藝適合比較復雜的中小型零件的制作。</p><p>　　選擇性激光燒結法(SLS, Selective Laser Sintering)</p><p>　　選擇性激光燒結法(SL

28、S)是在工作臺上均勻鋪上一層很薄(100μ-200μ)的作金屬(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。完成一個層面后工作臺下降一個層厚，滾動鋪粉機構在已燒結的表面再鋪上一層粉末進行下一層燒結。未燒結的粉末保留在原位置起支撐作用，這個過程重復進行直至完成整個零件的掃描、燒結，去掉多余的粉末，再進行打磨、烘干等處理后便獲得需要的零件。用金屬粉或陶瓷粉進行直接燒結的工藝正在實驗研究階

29、段，它可以直接制造工程材料的零件。</p><p>　　SLS工藝的優(yōu)點是原型件機械性能好，強度高，無須設計和構建支撐，可選材料種類多且利用率高(100%)。缺點是制件表面粗糙，疏松多孔，需要進行后處理，制造成本高。</p><p>　　采用各種不同成分的金屬粉末進行燒結，經(jīng)滲銅等后處理特別適合制作功能測試零件;也可直接制造金屬型腔的模具。采用蠟粉直接燒結適合于小批量比較復雜的中小型零件的

30、熔模鑄造生產(chǎn)。</p><p>　　熔融沉積成型法(FDM, Fused Deposition Modeling)</p><p>　　這種工藝是通過將絲狀材料如熱塑性塑料、蠟或金屬的熔絲從加熱的噴嘴擠出，按照零件每一層的預定軌跡，以固定的速率進行熔體沉積。每完成一層，工作臺下降一個層厚進行迭加沉積新的一層，如此反復最終實現(xiàn)零件的沉積成型。FDM工藝的關鍵是保持半流動成型材料的溫度剛好在熔

31、點之上(比熔點高1℃左右)。其每一層片的厚度由擠出絲的直徑?jīng)Q定，通常是0.25~0.50mm。</p><p>　　FDM的優(yōu)點是材料利用率高，材料成本低，可選材料種類多，工藝簡潔。缺點是精度低;復雜構件不易制造，懸臂件需加支撐;表面質(zhì)量差。該工藝適合于產(chǎn)品的概念建模及形狀和功能測試，中等復雜程度的中小原型，不適合制造大型零件。</p><p>　　分層實體制造法（LOM, Laminat

32、ed Object Manufacture）</p><p>　　LOM工藝是將單面涂有熱溶膠的紙片通過加熱輥加熱粘接在一起，位于上方的激光切割器按照CAD分層模型所獲數(shù)據(jù)，用激光束將紙切割成所制零件的內(nèi)外輪廓，然后新的一層紙再疊加在上面，通過熱壓裝置和下面已切割層粘合在一起，激光束再次切割，如此反復逐層切割、粘合、切割；直至整個模型制作完成。</p><p>　　LOM工藝優(yōu)點是無需設計

33、和構建支撐;只需切割輪廓，無需填充掃描;制件的內(nèi)應力和翹曲變形小;制造成本低。缺點是材料利用率低，種類有限;表面質(zhì)量差;內(nèi)部廢料不易去除，后處理難度大。該工藝適合于制作大中型、形狀簡單的實體類原型件，特別適用于直接制作砂型鑄造模。</p><p>　　三維印刷法(3DP,Three Dimensional Printing )</p><p>　　三維印刷法是利用噴墨打印頭逐點噴射粘合劑來

34、粘結粉末材料的方法制造原型。3DP的成型過程與SLS相似，只是將SLS中的激光變成噴墨打印機噴射結合劑。</p><p>　　該技術制造致密的陶瓷部件具有較大的難度，但在制造多孔的陶瓷部件（如金屬陶瓷復合材多孔坯體或陶瓷模具等）方面具有較大的優(yōu)越性。</p><p>　　快速成型技術的早期發(fā)展</p><p>　　1892年，J．E．BLanther在他的美國專利(

35、#473901)中，曾建議用分層制造法構成地形圖。這種方法的原理是將地形圖的輪廓線壓印在一系列蠟片上，然后按輪廓線切割蠟片，并將其粘結在一起，熨平表面，從而得到三維地形圖。</p><p>　　1902年，Carlo Baese在他的美國專利(# 774549)中，提出了用光敏聚合物制造塑料件的原理，這是現(xiàn)代第一種快速成形技術——“立體平板印刷術”(Stereo Lithography)的初始設想。</p&

36、gt;<p>　　1940年，Perera提出了在硬紙板上切割輪廓線，然后將這些紙板粘結成三維地形圖的方法。50年代之后，出現(xiàn)了幾百個有關快速成形技術的專利。許多學者又提出了用一系列輪廓片形成三維地形模型的新方法(圖1. 4)。</p><p>　　圖1. 4 三維地形模型的制作</p><p>　　1976年，Paul L Dimatteo 在他的美國專利(#3932923

37、)中，進一步明確地提出先用輪廓跟蹤器將三維物體轉(zhuǎn)化成許多二維輪廓薄片，然后用激光切割這些薄片(圖1. 5），這些設想與現(xiàn)代另一種快速成形技術——“物體分層制造”(Laminated Object Manufacturing)的原理極為相似。</p><p>　　圖1. 5 層與層之間的連接</p><p>　　1986年，Charles W Hull在他的美國專利(#4575330)中，提

38、出了一個用激光照射液態(tài)光敏樹脂，從而分層制作三維物體的現(xiàn)代快速成形機的方案。隨后，美國的3D systems公司據(jù)此專利，于1988年生產(chǎn)出了第一臺現(xiàn)代快速成形機SLA—250(液態(tài)光敏樹脂選擇性固化成形機)，開創(chuàng)了快速成形技術發(fā)展的新紀元。在此后的10年內(nèi)，涌現(xiàn)了10多種不同形式的快速成形技術和相應的快速成形機，如薄形材料選擇性切割（LOM）、絲狀材料選擇性熔融(FDM)和粉末材料選樣性燒結(SLS)等，并且在工業(yè)、醫(yī)療及其它領域得到

39、了普遍的應用。到1998年為止，全世界已擁有快速成形機4259臺，快速成形機制造公司約27個，用快速成形機進行對外服務的機構331個。不僅如此．還派生出一個全新的領域—快速模具制造(Rapid Tooling)，從而使快速成形成為現(xiàn)代制造業(yè)必不可少的支柱技術。 </p><p>　　我國從上世紀90年代初開始進行有關快速成形技術的研究及開發(fā)，現(xiàn)己取得令人矚目的進展。其中，華中科技大學（原華中理工大學）較早的開發(fā)了

40、系列LOM快速成形機；清華大學進行了多種快速成形技術的研究，并推出了類似LOM、FDM等快速成形機的產(chǎn)品；華中科技大學和北京隆源自動成型系統(tǒng)有限公司也推出了SLS快速成形機的產(chǎn)品；西安交通大學、上海聯(lián)泰科技等推出了SLA快速成形機。此外，香港大學、香港中文大學、香港科技大學、香港理工大學、南京航空航天大學、浙江大學、中北大學等也開展了有關設備、材料和工藝的研究；香港快速原型科技中心、深圳生產(chǎn)力促進中心、天津生產(chǎn)力促進中心等為普及和推廣快

41、速成形技術進行了卓有成效的工作?？上驳氖牵恍┢?、摩托車、家用電器和模型制造行業(yè)已裝備快速成形機，面向社會的快速成形服務中心和政府支持的快速成形中心正在建立和擴大．愈來愈多的工業(yè)界對快速成形技術重要性的認識日益加深。</p><p>　　快速成型技術的特點功能</p><p>　　采用快速成形技術之后，設計者在設計的最初階段，就能拿到實在的產(chǎn)品樣品，在單個零件和裝配部件的級別上，對產(chǎn)品設

42、計進行校驗和優(yōu)化，并可在不同階段快速地修改、重做樣品，甚至做出試制用工模具及少量的產(chǎn)品。這將給設計者創(chuàng)造一個優(yōu)良的設計環(huán)境，提供一個快捷、有力的物理模擬手段，無需多次反復思考、修改，即可盡快得到優(yōu)化結果，從而能顯著地縮短設計周期和降低成本。制造者在產(chǎn)品設計的最初階段，也能拿到實在的產(chǎn)品樣品、甚至試制用的工模具及少量產(chǎn)品，這使得他們能及早地對產(chǎn)品設計提出意見，最大限度地減少失誤和返工，大大節(jié)省工時、降低成本和提高產(chǎn)品質(zhì)量。在產(chǎn)品設計的最初

43、階段也能拿到實在的產(chǎn)品樣品，甚至少量產(chǎn)品，這使得他們能據(jù)此及早、實在地向用戶宣傳和征求意見，以及進行比較準確的市場需求預測，而不是僅憑抽象的產(chǎn)品描述或圖紙、樣本來推銷。所以，快速成形技術的應用可以顯著地降低新產(chǎn)品的銷售風險和成本，大大縮短其投放市場的時間和提高競爭能力。用戶在產(chǎn)品設計的最初階段，也能見到產(chǎn)品樣品、甚至少量產(chǎn)品，這使得他們能及早、深刻地認識產(chǎn)品，進行必要的測試，并及時提出意見，從而可以在盡可能短約時間內(nèi)，以最合理的價格得到

44、性能最符合要</p><p>　　快速制造技術周期短、工藝簡單、易于推廣、制模成本低、精度和壽命能滿足某種特定的功能需要，綜合經(jīng)濟效益良好，是一種快捷、方便、實用的制造技術，特別適用于新產(chǎn)品開發(fā)試制、工藝驗證和功能驗證以及多品種小批量生產(chǎn)。</p><p>　　快速成型技術與數(shù)控機床的主要區(qū)別在于高度柔性。無論是數(shù)控機床還是加工中心，都是針對某一類型零件而設計的。如車削加工中心，銑削加工中

45、心等。對于不同的零件需要不同的裝夾，用不同的工具。雖然它們的柔性非常高，可以生產(chǎn)批量只有幾十件、甚至幾件的零件，而不增加附加成本。但它們不能單獨使用，需要先將材料制成毛坯。而RP技術具有最高的柔性，對于任何尺寸不超過成形范圍的零件，無需任何專用工具就可以快速方便的制造出它的模型(原型)。從制造模型的角度，快速成型具有數(shù)控機床無法比擬的優(yōu)點，即快速方便、高度柔性。零件的模型或原型雖然只反映出最終零件的幾何特性，不能反映出全部的機械性能。但

46、已經(jīng)使RP技術受到極大的歡迎。德國奔馳公司的Werner Pullman博士在IMS快速產(chǎn)品開發(fā)國際會議上講：“購買一輛車，首先考慮的是它的客觀印象，然后是它的技術特性，如馬力、安全設備等。像噪音、操作性能和款式等特性是作出購買決定的重要因素。但這些特性只有通過物理原型來評價。因此高質(zhì)量的功能原型在產(chǎn)品開發(fā)中是重要的方面，不能被數(shù)字模型和分析所取代。”在美國福特汽車公司，RP&M技術被用于為多種目的制造模型：設計者和工程師可以&

47、lt;/p><p><b>　　軟件介紹</b></p><p>　　Imageware軟件簡介</p><p>　　Imageware是著名的逆向工程軟件，廣泛應用于汽車、航空、航天、消費家電、模具、計算機零部件領域。擁有廣大的用戶群，如BMW、Boeing、GM、Chrysler、Ford、Toyota。Imageware為自由曲面產(chǎn)品設計方面

48、的所有關鍵領域提供了應用驅(qū)動的解決方案。空前先進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。最新的產(chǎn)品版本更注重于高級曲面、3D檢測、逆向工程和多邊形造型，為產(chǎn)品的設計、工程和制造營造了一個直覺的柔性設計環(huán)境。Imageware提供了模塊化的產(chǎn)品來滿足用戶的不同需求，這樣的設計完全圍繞產(chǎn)品從概念設計、工模具設計和檢測、樣機，以至生產(chǎn)加工這一產(chǎn)品全生命周期，目的在于提高產(chǎn)品質(zhì)量，縮短上市時間

49、。用戶在第一次使用時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)品開發(fā)周期順利進行的關鍵。</p><p>　　Imageware12主要用來做逆向工程，它處理點云數(shù)據(jù)的流程遵循，點—曲線—曲面的原則，整個流程簡單清晰明了，而且軟件操作容易，對系統(tǒng)性能要求也不高。</p><p><b>　　點云處理功能</b></p><p>　　讀入

50、點云數(shù)據(jù),將分離的點云對齊在一起（如果有需要）。有時候由于零件形狀復雜，一次掃描無法獲得全部的數(shù)據(jù)，或是零件較大無法一次掃描完成，這就需要移動或旋轉(zhuǎn)零件，這樣會得到很多單獨的點云。Imageware12軟件可以利用諸如圓柱面、球面、平面等特殊的點信息將點云對齊。</p><p>　　對點云進行判斷，去除噪音點（即測量誤差點）。由于測量工具及測量方式的限制，有時會出現(xiàn)一些噪音點，Imageware12軟件有很多工具

51、來對點云進行判斷，去掉噪音點，以保證結果的準確性。</p><p>　　通過可視化點云觀察和判斷，規(guī)劃如何創(chuàng)建曲面。一個零件，是由很多單獨的曲面構成，對于每一個曲面，可根據(jù)特性判斷用用什么方式來構成，例如，如果曲面可以直接由點的網(wǎng)格生成，就可以考慮直接采用這一片點云；如果曲面需要采用多段曲線蒙皮，就可以考慮截取點的分段。提前規(guī)劃可以避免以后走彎路。</p><p>　　根據(jù)需要創(chuàng)建點的網(wǎng)格

52、或點的分段。Imageware12軟件能提供很多種生成點的網(wǎng)格和點的分段工具，這些工具使用起來靈活方便，還可以一次生成多個點的分段。</p><p><b>　　曲線創(chuàng)建功能 </b></p><p>　　判斷和決定生成哪種類型的曲線。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。</p><p>　

53、　創(chuàng)建曲線。根據(jù)需要創(chuàng)建曲線，可以改變控制點的數(shù)目來調(diào)整曲線?？刂泣c增多則形狀吻合度好，控制點減少則曲線較為光順。</p><p>　　診斷和修改曲線。可以通過曲線的曲率來判斷曲線的光順性，可以檢查曲線與點云的吻合性，還可以改變曲線與其他曲線的連續(xù)性（連接、相切、曲率連續(xù)）。Imageware12軟件提供很多工具來調(diào)整和修改曲線。</p><p><b>　　曲面創(chuàng)建功能 <

54、;/b></p><p>　　決定生成那種曲面。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。根據(jù)產(chǎn)品設計需要來決定。</p><p>　　創(chuàng)建曲面。創(chuàng)建曲面的方法很多，可以用點云直接生成曲面（Fit free form），可以用曲線通過蒙皮、掃掠、四個邊界線等方法生成曲面，也可以結合點云和曲線的信息來創(chuàng)建曲面。還可以通過其他例如圓角等生成曲面。</p>

55、<p>　　診斷和修改曲面。比較曲面與點云的吻合程度，檢查曲面的光順性及與其他曲面的連續(xù)性，同時可以進行修改，例如可以讓曲面與點云對齊，可以調(diào)整曲面的控制點讓曲面更光順，或?qū)η孢M行重構等處理。</p><p>　　Imageware12是著名的逆向工程軟件，其廣泛應用于汽車、航空、航天、消費家電、模具、計算機零部件領域。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。&l

56、t;/p><p>　　Pro/Engineer軟件逆向工程模塊簡介</p><p>　　Pro/ENGINEER軟件由美國參數(shù)技術公司開發(fā)而成，是機械CAD/CAM軟件的后起之秀，它采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫，集三維實體和曲面造型、裝配造型、三維工程圖、數(shù)控加工、有限元分析、機構運動仿真、鈑金設計、加工和裝配工藝過程。</p><p>　　設計及模具設計等功能于一體，特別是其全參

57、數(shù)化和全相關功能強大的實體造型技術，精悍、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫和能支持所有UN平臺Windows，Windows/NT，使它成為快速成型技術行業(yè)中市場占有率最高的CAD軟件。</p><p>　　PTC公司開發(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。</p><p>　　ICEMS

58、urf模塊</p><p>　　ICEMSurf是一個可以構造A級自由曲面的工具，它可以直接構造曲面（無須先構造曲線）并可對曲面質(zhì)量進行動態(tài)評價，在汽車、摩托車外覆蓋件，內(nèi)飾件等自由曲面的構建過程中具有優(yōu)勢，但在重構自由曲面時對測量數(shù)據(jù)的完整性要求比較嚴格。ICEMSurf也可用于曲面的設計，但此曲面并非傳統(tǒng)意義上的曲面模型。只是把點云數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成三角面片，通過三角面片來求解截面線、邊界線和特征線，也可用來做RP或

59、NC加工編程。</p><p>　　Pro/Designer模塊</p><p>　　Pro/Designer是一個工業(yè)設計的造型模塊，主要應用于概念設計，它可以方便地調(diào)整各條型線，從而得到設計師想要得到的結果。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。</p><p>

60、;　　Pro/SCANTOOLS模塊</p><p>　　Pro/SCANTOOLS是一個完全集成于Pro/ENGINEER實體建模中的逆向曲面構建模塊，它可以接受有序點（測量線），也可以接受點云數(shù)據(jù)，且可以用來構造非A級的自由曲面，一般應用于電器產(chǎn)品、汽車內(nèi)飾件、塑料件等行業(yè)。</p><p>　　Pro/SCANTOOLS是一個非參數(shù)化環(huán)境工具，設計人員可以專注設計模型的特定區(qū)域，使用

61、不同的工具來獲得期望的形狀及曲面屬性。在Pro/SCANTOOLS模塊下，可以輸入多種格式的掃描數(shù)據(jù)，并可對高密度的數(shù)據(jù)進行智能濾波。同時可根據(jù)選取的掃面數(shù)據(jù)創(chuàng)建型值曲線，并可在曲面上創(chuàng)建型值曲線。在Pro/SCANTOOLS模塊下，也可以輸入幾何特征，如曲線、曲面或多面數(shù)據(jù)等。</p><p>　　Facet Feature模塊</p><p>　　Facet Feature（小平面特征

62、）是Pro/ENGINEER新增的建模工具，可以輸入實物模型掃描點云數(shù)據(jù)或用三坐標測量機所測得的數(shù)據(jù)，可以糾正設備誤差引起的點云數(shù)據(jù)錯誤，也可以對點云進行點云去噪、點云精簡、平滑濾波、點云數(shù)據(jù)點修補、三角網(wǎng)格劃分和三角平面處理等。Restyle模塊</p><p>　　Restyle（重新造型）是一個逆向工程環(huán)境，用來在多面（小三角形平面）數(shù)據(jù)的頂部重建或構造曲面CAD模型。</p><p&g

63、t;<b>　　逆向工程一般步驟</b></p><p>　　實體三維數(shù)據(jù)的獲得——掃描</p><p>　　數(shù)據(jù)測量是逆向工程中后續(xù)處理的基礎,目前,模型數(shù)字化的方法主要分為非接觸式測量和接觸式測量兩大類。其中,接觸式測量是量頭與實物表面有接觸,常用的設備有:三坐標測量機、數(shù)控機床(NC)測量裝置、專用數(shù)字化儀等。這種方式比較成熟,但測量速度和精度比較低,而且不適合

64、柔軟實物的測量。隨著計算機技術與光電技術的發(fā)展,以計算機圖像處理為主要手段的非接觸式測量技術得到快速發(fā)展,如激光三角形測量與光柵法等。本文采用深圳市思瑞精密儀器有限公司開發(fā)的SEREIN三維激光掃描儀,完成對實物的數(shù)據(jù)測量,整機結構如圖3. 1所示。</p><p>　　圖3. 1三維激光掃描儀</p><p>　　在進行逆向工程時，三維掃描是最基本的一步。它是獲得原始點云數(shù)據(jù)的最直接的方

65、法，也是最理想的方法。原始點云數(shù)據(jù)是后面進行逆向處理的根本依據(jù)，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。</p><p>　　三維掃描是集光、機、電和計算機技術于一體的高新技術，主要用于對物體空間外形和結構進行掃描，以獲得物體表面的空間坐標。它的重要意義在于能夠?qū)嵨锏牧Ⅲw信息轉(zhuǎn)換為計算機能直接處理的數(shù)字信號，為實物數(shù)字化提供了相當方便快捷的手段。</p><p>　　

66、高速三維掃描及數(shù)字化系統(tǒng)在逆向工程中發(fā)揮著巨大作用。三維掃描技術能實現(xiàn)非接觸測量，且具有速度快、精度高的優(yōu)點。而且其測量結果能直接與多種軟件接口，這使它在CAD、CAM、CIMS等技術應用日益普及的今天很受歡迎。在發(fā)達國家的制造業(yè)中，三維掃描儀作為一種快速的立體測量設備，因其測量速度快、精度高，非接觸，使用方便等優(yōu)點而得到越來越多的應用。用三維掃描儀對手板，樣品、模型進行掃描，可以得到其立體尺寸數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)能直接與CAD/CAM軟件接

67、口，在CAD系統(tǒng)中可以對數(shù)據(jù)進行調(diào)整、修補、再送到加工中心或快速成型設備上制造，可以極大的縮短產(chǎn)品制造周期。</p><p>　　三維掃描設備是以三次元測量系統(tǒng)為主?；旧弦越佑|式〈探針式〉和非接觸式（激光、照相、X光等方式）兩大類。在早期是以探針式為主，雖然價格較便宜，但速度較慢，而且以探針與物體接觸會有盲點并且使軟件物體容易變形，影響掃描精度。激光掃描速度快、精確度適當，并且可以掃描立體的物品獲得大量點云數(shù)據(jù)

68、，以利曲面重建。</p><p>　　三維掃描技術從產(chǎn)生以來，到目前已經(jīng)發(fā)展了很多掃描原理，一般來講分為以下幾種技術，見圖2. 1：</p><p>　　圖2. 1 三維掃描技術分類</p><p>　　從三維數(shù)據(jù)的采集方法上來看，非接觸式的方法由于同時擁有速度和精度的特點，因而在逆向工程中應用最為廣泛。</p><p><b>　

69、　點云處理</b></p><p>　　通常掃描后得到的測量數(shù)據(jù)是由大量的三維坐標點所組成，根據(jù)掃描儀的性質(zhì)、掃描參數(shù)和被測物體的大小，由幾百點到幾百萬點不等，這些大量的三維數(shù)據(jù)點稱為點云（Point Cloud）。</p><p>　　掃描得到的產(chǎn)品外形數(shù)據(jù)會不可避免的引入數(shù)據(jù)誤差，尤其是尖銳邊和邊界附近的測量數(shù)據(jù)，測量數(shù)據(jù)中的壞點，可能使該點及其周圍的曲面片偏離原曲面，所以

70、要對原始點云數(shù)據(jù)應進行預處理，通常要經(jīng)過以下步驟：</p><p>　　去掉噪音點，常用的檢查方法是將點云顯示在圖形終端上，或者生成曲線曲面，采用半交互半自動的光順方法對點云數(shù)據(jù)進行檢查調(diào)整；</p><p>　　數(shù)據(jù)插補，對于一些掃描不到的區(qū)域，其數(shù)據(jù)只能通過數(shù)據(jù)插補的方法來補齊，這里要考慮兩種曲面造型技術，基于點的樣條曲面逆向造型和基于點的曲面擬合技術。</p><

71、p>　　數(shù)據(jù)平滑，數(shù)據(jù)平滑的目的是為了消除噪音點，得到精確的模型和良好的特征提取效果，采用平滑法處理方法，應力求保持待求參數(shù)所能提供的信息不變。</p><p>　　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”。</p><p>

72、;　　點云的重定位整合，在重新裝夾后多次掃描形成的數(shù)據(jù)要進行重定位整合，目前一般的CAD軟件還都沒有此項功能，需要手工“縫合”，在測量件上選取兩次定位狀態(tài)下的基準點，在兩次定位測量的過程中，分別測量兩次定位狀態(tài)下的基準點的坐標值，然后以一定的判斷規(guī)則判別出各基準點的測量精度，最后在CAD系統(tǒng)中顯示定位下的測量數(shù)據(jù)，并移動某一定位下的數(shù)據(jù)，使該定位下的所有測量數(shù)據(jù)整合到另一定位下。</p><p><b>

73、;　　曲面重構</b></p><p>　　曲面重建可以說是逆向工程的另一個核心及主要的目的，是依據(jù)掃描得到的點云數(shù)據(jù)恢復曲面形狀建立CAD數(shù)學模型的過程。在得到產(chǎn)品的數(shù)據(jù)后，以逆向工程軟件進行點數(shù)據(jù)的處理，經(jīng)過分門別類、群組分隔、點線面與實體誤差的比對后，再重新建構曲面模型，產(chǎn)生CAD數(shù)據(jù)，快速制造或NC加工。目前在點云生成曲面的過程中，主要有三種曲面構造的方案：其一是以B-Spline或NURBS

74、曲面為基礎的曲面構造方案；其二是以三角Bezier曲面為基礎的曲面構造方案；其三是以多面體方式來描述曲面物體。</p><p>　　在逆向工程的技術發(fā)展中重要的是建立產(chǎn)品的CAD模型，并由此可再進一步的到CAM處理和快速成型制造，而仿制出產(chǎn)品的外形。一般而言，CAD模型是由許多不同的幾何形狀所組合而成，而每一種幾何形狀都有其特性。因此若要將產(chǎn)品應用逆向工程的技術，反求出此產(chǎn)品的原CAD模型，并非單純的使用一種方法

75、即可完成，而須視此產(chǎn)品外形的幾何特性，選擇適當?shù)奶幚矸椒?，方可得出良好的幾何形狀，以滿足產(chǎn)品外形的幾何特性。由此可知，在曲面重建的過程中了解其曲面的特性及其曲面的數(shù)學模式，在對于我們重新建構曲面時可以幫助我們節(jié)省很多的時間以及提高將效率。</p><p>　　由于CAD/CAM系統(tǒng)的發(fā)展，各種自由曲線與自由曲面的理論應運而生，如Bezier曲線、B-Spline曲面、NURBS曲線、掃描曲面(Sweep Surf

76、ace)、Loft曲面(Loft Surface)、標準曲面(Construct Surface) 、旋轉(zhuǎn)曲面(Revolved Surface) 、網(wǎng)格曲面(Net Surface)等。</p><p>　　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：</p><p>

77、;　　近似法(approximation)</p><p>　　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?。以近似法來擬合曲面的優(yōu)點是擬合的曲線不需

78、要通過每個量測點，因此對于量測時的噪聲將有抑除的作用。所述，使用近似法時通常是點云數(shù)據(jù)點多且含噪聲較大的情況下。</p><p>　　插補法(interpolation)</p><p>　　以插補的方式來進行曲面的建立，則是將每個截面的點數(shù)據(jù)，分別插補得到通過這些點的曲線，再利用這些曲線來建立一個曲面。以插補的方式進行曲面數(shù)據(jù)建立，其優(yōu)點在于得到曲面一定會通過量測之數(shù)據(jù)點，因此如果數(shù)據(jù)量

79、大的話，所得到的曲面更近似于原曲面模型，然而也因為如此，如果量測時點數(shù)據(jù)含大量的噪聲則在重建曲面時大量的噪聲將被含入而產(chǎn)生相當大的誤差。所述，以插補法來重建曲面較佳的使用時機是對于數(shù)據(jù)量少且所含入噪聲較小的點群數(shù)據(jù)。 </p><p>　　由以上的分析我們可以知道對于少量的點而言，我們可以使用插補法來得到較近似的曲面，然而對于激光掃描所得到的大量數(shù)據(jù)點若以插補法來重建曲面，則有在掃描時所夾帶的噪聲點與誤差將隨著曲

80、面的建立而被包含在曲面之中的缺點。</p><p>　　因此對于掃描點數(shù)據(jù)而言，由于點數(shù)據(jù)量大以近似法來重建曲面將會較插補法節(jié)省控制點的儲存空間，而且對于掃描時所滲入的誤差有抑除的效果，然而，以近似法來建立曲面，卻會耗費大量的計算機內(nèi)存及較多時間在曲面的計算上，因此我們在建立曲面的過程中應配合所測量得的數(shù)據(jù)點數(shù)目及精度來決定曲面重建所使用的方法。</p><p><b>　　實體

81、建模</b></p><p>　　近年來，運用AutoCAD軟件進行二維圖形的測繪已經(jīng)得到很大的普及。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。越來越多的三維設計軟件如MDT, Solid Works、Pro/E、UG等，都得到了

82、廣泛的應用。建立三維模型，有助于理解零件的特征，更加直觀方便，而且對于快速制造很必要。</p><p>　　建立米老鼠頭像曲面具體步驟</p><p>　　米老鼠頭像曲面逆向開發(fā)的流程</p><p>　　模型分析→掃描方案確定→進行掃描→點云處理→點云數(shù)據(jù)過濾→數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換→Pro/E小平面特征處理→重新造型特征處理→曲面完成→曲面實體化→快速成型</p>

83、<p><b>　　數(shù)據(jù)獲取和處理</b></p><p><b>　　掃描</b></p><p>　　由于建模思想不一樣，點云數(shù)據(jù)的掃描側(cè)重點也不一樣。數(shù)據(jù)點質(zhì)量的好壞直接影響到曲面精度。在掃描時需要噴上顯影劑，這樣可以避免過多的噪聲點產(chǎn)生。</p><p><b>　　三維掃描儀的使用<

84、/b></p><p>　　打開電源，打開界面，點擊使其歸零，單擊，彈出對話框如圖所示，然后單擊鑰匙，出現(xiàn)輸入密碼對話框，輸入密碼并確認，此時所有菜單激活，如圖所示，單擊打開激光，用打開鏡頭，用顯示網(wǎng)格。</p><p>　　在進行掃描時，當角度旋轉(zhuǎn)時，要調(diào)節(jié)T軸圓心。由于在每次關機后再次開機，T軸圓心都會有誤差，所以每次開機都先要校正圓心。</p><p>

85、　　當?shù)谝淮螔呙柰旰?，在surfacer中打開文件，如下頁圖1-5所示。然后將轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)120度，這次角度不需要記憶，旋轉(zhuǎn)完后需用將角度清零，與第一次掃描相同，定出左右邊界和下邊界，然后開始掃描。掃描完后在surfacer中將圖打開。然后旋轉(zhuǎn)120度進行第三次掃描，并將其也在surfacer打開如圖所示。</p><p>　　在surfacer中使用（擬合圓柱體）指令，使三次掃描的點云擬和成圓柱，如圖1-7所示。然

86、后找出各圓柱的中心軸，利用surfacer中的Construct(構造)>>Curve From Surface（曲線來自曲面）>>Line From Cylinder/Cone Axis（線來自于或中心線）指令（如圖1-8所示），并利用各中心軸的中點做一圓，然后找出圓心坐標，在surfacer中Create>>Arc/Circle>>Circle w/3 Point指令，單擊最下面的In

87、teraction Tools,彈出一菜單，選則（選擇線的中心點）使三條中心線選中，單擊應用，會在Circle Info下面顯示出所做圓的圓心坐標，然后查看圖中的坐標，并和畫圖所得的圓心坐標值進行運算，具體為X帶符號相加，Y帶符號相減將運算所得的X,Y值填入上表中，然后在圖1-11所示菜單中單擊即可保存此數(shù)據(jù)，此時轉(zhuǎn)臺的誤差便消除，在掃描時可以任意旋轉(zhuǎn)一個角度后掃描，并且不同角度掃描的點云會自動拼合。</p><p&

88、gt;　　進行完上面的調(diào)節(jié)后，即可以掃描物體，掃描之前要在物體上噴上反差劑，這樣物體表面的反射度姣好掃描出的點云質(zhì)量好，而且在掃描時最好使周圍光線不要太亮。這樣掃描出的點云雜點會較少，在掃描時，由于圖形復雜，激光照不到或者鏡頭接收不到反射，有可能一個角度掃描不完整，這時需要旋轉(zhuǎn)一定角度之后再次進行掃描， </p><p>　　旋轉(zhuǎn)方法和上面校正中心的相同，旋轉(zhuǎn)角度后角度位置不能清零，而且在開始掃描時，需點擊圖中的

89、先確認角度，否則在開始掃描后將旋轉(zhuǎn)至第一次掃描的位置（角度是以負方向即逆時針旋轉(zhuǎn)使角度歸零）</p><p>　　在掃描時，有可能部分地方會掃描不完整，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。</p><p><b>　　點云數(shù)據(jù)清理</b></p><p>　　進行點數(shù)據(jù)處理是進行曲面重構的第一步。在逆向工程軟件

90、Imageware12中打開。該點云數(shù)據(jù)中存在很多的不需要的點，為了后面處理方便首先需要把點云中明顯的不需要的點刪除掉。使用Modify>>Extract>>Circle Select Points命令圈選不需要的數(shù)據(jù)，以及明顯的噪聲點。處理后如圖4. 1所示。</p><p>　　圖4. 1剔除壞點后的點云數(shù)據(jù)</p><p>　　在去掉明顯不需要的點數(shù)據(jù)后，數(shù)據(jù)

91、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。過濾如圖4. 2所示。</p><p>　　圖4. 2 過濾后的點云數(shù)據(jù)</p><p>　　數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化導出通用格式</p><p>　　Imageware類型的文件不能直接在其他三維造型

92、軟件中打開。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。以這種格式導出的三維模型就可以在其他三維設計軟件中繼續(xù)修改了。為了后期的三維模型可以在其他的三維軟件中打開，在Imageware中把精簡數(shù)據(jù)后的文件另存為擴展名為IGS的文件。</p><p><b>　　小平面特征</b></p><p>　　小平面（Facet）特征是Pro/ENGIN

93、EER中一個主要的點云處理工具，它所針對的處理對象通常是采用激光掃描得到的密集點云；密集點云可以在小平面特征中經(jīng)過去雜、降噪和取樣、補孔和清理等步驟的處理最后生成適合于下一步造型參考的小平面。小平面特征的引入，使得Pro/ENGINEER對于外部的逆向處理軟件的依賴大為降低，借助小平面特征，wildfire在根據(jù)密集點云逆向造型的應用大為拓寬。</p><p><b>　　造型前準備</b>

94、</p><p>　　打開Pro/E，修改工作目錄，新建一個零件，鍵入文件名，取消選中“使用缺省模版”復選框，選擇mmns_part_solid選項，如圖4. 3所示。</p><p>　　圖4. 3設置新文件選項</p><p><b>　　輸入點云數(shù)據(jù)</b></p><p>　　單擊菜單欄中“插入”/“小平面特征”

95、命令，在彈出的“打開”對話框中選擇并打開要輸入的點云數(shù)據(jù)，如圖4. 4所示。</p><p>　　圖4. 4輸入點云數(shù)據(jù) 圖4. 5輸入選項</p><p>　　打開后，在彈出的如圖4. 4所示的“輸入選項”對話框中之指定坐標系，直接單擊對話框中的“確定”按鈕以默認方式將點云數(shù)據(jù)調(diào)入小平面特征工作區(qū)域。</p><p

96、><b>　　點云數(shù)據(jù)處理</b></p><p>　　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4. 6所示的對話框中輸入靈敏度，單擊“確定”按鈕。系統(tǒng)將根據(jù)設定的靈敏度對點云數(shù)據(jù)進行處理并刪除界外值。</p><p>　　圖4. 6靈敏度設置 圖4. 7去除噪音</p><

97、p>　　單擊工具欄中的“去除噪聲”按鈕，在彈出的圖4. 6所示的對話框中選擇降噪模式，此命令將剔除點云中的粗大噪聲點。</p><p>　　單擊工具欄中的“填充”按鈕，在選定區(qū)域?qū)c云進行填充處理，即對點云有破洞的地方進行修補。</p><p>　　單擊工具欄中的“示例”按鈕，按照一定規(guī)則對點云數(shù)據(jù)進行精簡處理，刪除冗余數(shù)。選擇“按曲率抽樣”選項，設定“百分比”為80，如圖4. 8所

98、示。</p><p>　　圖4. 8 “示例”對話框</p><p>　　數(shù)據(jù)保存：單擊工具欄中的“保存”按鈕，在彈出的圖4. 9所示的對話框中輸入文件名，選定保存格式，對處理過的點云數(shù)據(jù)進行保存處理，以方便后續(xù)調(diào)用。</p><p>　　圖4. 9保存處理過的數(shù)據(jù)</p><p>　　對點云的處理完成后，就可以進入包絡階段。從表面看包絡階段

99、和小平面階段并沒有什么區(qū)別，都是由三角面所組成。區(qū)別在于：包絡階段包含了所有原始點云的內(nèi)部結構，也就是說在包絡階段雖然點云沒有顯示出來，但在系統(tǒng)內(nèi)部還是保存了這些點云的數(shù)據(jù)結構；而當進入小平面階段就會把原始的點云刪掉。</p><p><b>　　包絡處理</b></p><p>　　單擊工具欄的“包絡”按鈕，系統(tǒng)將對處理過的數(shù)據(jù)點進行三角平面處理。結果如圖4. 10

100、所示。</p><p>　　圖4. 10包絡處理生成的三角面</p><p>　　小平面粗調(diào)：此階段可運用工具欄中的壓淺、壓深、穿透、去除腹板等命令對小平面進行粗調(diào)處理。粗調(diào)可快速對三角面模型進行修改，但精度不高。</p><p>　　小平面精整：粗調(diào)后，單擊工具欄中的“精調(diào)”按鈕，使小平面進入精整階段。與粗調(diào)階段相對應，小平面精整階段的自動化程度較低，但能提供更為

101、精細的三角面。</p><p><b>　　小平面處理</b></p><p>　　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。</p><p>　　選中需要刪除的小平面，單擊工具欄中的“刪除”按鈕，即可刪除多余的小平面。</p><p>　　單擊工具欄中的“填充”按鈕，在彈出的如圖4. 11所示的對

102、話框中進行設置，選中模型中的破洞，填充后效果如圖4. 12所示。</p><p>　　圖4. 11填充設置</p><p>　　圖4. 12破洞填充</p><p>　　單擊工具欄按鈕旁邊的下三角彈出如圖4. 13所示的按鈕。單擊“反向邊”按鈕后，單擊小三角面的一條邊，則該三角面會反向重構，如圖4. 13所示。</p><p>　　圖4. 1

103、3三角面操作按鈕</p><p>　　圖4. 14反向邊操作</p><p>　　單擊工具欄中的“添加小平面”按鈕，依次單擊小平面的三個頂點，系統(tǒng)會以選中的三點為頂點創(chuàng)建一個三角面，效果如圖4. 15所示。</p><p>　　圖4. 15創(chuàng)建三角面</p><p>　　單擊工具欄中的“整理”按鈕，在彈出的如圖4. 16所示的對話框中進行設置

104、，系統(tǒng)將根據(jù)所選模式對小平面進行整理，處理效果如圖4. 17所示。</p><p>　　圖4. 16 “整理對話框”</p><p>　　圖4. 17 “自由生成”模式整理后</p><p>　　單擊工具欄中的“分樣”按鈕，在彈出的對話框中設置百分比，如圖4. 18所示.確定后小平面會按百分比保留。</p><p>　　圖4. 18小平面分樣

105、</p><p>　　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4. 19所示。系統(tǒng)會按照設置的參數(shù)對小平面的特征進行平滑處理，效果如圖4. 19所示。</p><p>　　圖4. 19設置松弛參數(shù) 圖4. 20松弛平滑后</p><p>　　單擊工具欄中的“精整”按鈕，在彈出的對話框中進行

106、設置，則系統(tǒng)會按照設置成倍增加并細化小平面，如圖4. 21所示，小平面數(shù)量大約變?yōu)樵瓉淼?倍。</p><p>　　圖4. 21 “精整”對話框</p><p>　　最后一步，單擊工具欄“集束”按鈕，對整個小平面進行集束處理。單擊“確定”按鈕，完成所有小平面操作。必須先做一下集管處理,使其成為一個整體點云。讓軟件知道你這個小平面表示的點云是一體的集管處理的結果會清理掉初始點云里的雜點(也叫

107、燥聲),游歷于整體之外的小塊分體點云使點云清潔,干凈,一體化,那樣就能進到重新造型模塊里進行后續(xù)操作了。</p><p><b>　　重新造型</b></p><p>　　單擊“插入”/“重新造型”命令進入重新造型工作區(qū)域，其界面如圖4. 22所示。</p><p>　　圖4. 22重新造型工作界面</p><p>