小平面特征逆向造型设计

-1-目录摘要Abstract第一章绪论……………………………………………………………………………………11.1引言…………………………………………………………………………………………11.2逆向工程的特点及意义……………………………………………………………………11.3逆向工程的一般流程………………………………………………………………………21.4逆向工程的发展和未来前景………………………………………………………………31.4.1快速成型技术的发展…………………………………………………………………31.4.2逆向工程技术的发展……………………………………………………………………………31.4.3逆向工程未来发展前景…………………………………………………………………………41.5软件介绍……………………………………………………………………………………51.5.1Pro/E软件简介…………………………………………………………………………51.5.2逆向工程软件简介………………………………………………………………………61.6小平面特征介绍……………………………………………………………………………6第二章小平面特征逆向工程的一般步骤……………………………………………………82.1实体三维坐标数据的获取……………………………………………………………………82.2点云处理……………………………………………………………………………………92.3曲面重构……………………………………………………………………………………112.4实体建模……………………………………………………………………………………12第三章米老鼠头像模型重构…………………………………………………………………133.1米老鼠头像重构简要说明…………………………………………………………………133.2数据采集及预处理…………………………………………………………………………133.2.1激光扫描仪采集数据…………………………………………………………………133.2.2数据预处理……………………………………………………………………………133.3小平面处理…………………………………………………………………………………143.3.1点云数据处理…………………………………………………………………………143.3.2包络处理………………………………………………………………………………143.3.3小平面调整……………………………………………………………………………153.4重新造型及实体化…………………………………………………………………………163.4.1米老鼠头像重新造型…………………………………………………………………163.4.2实体化…………………………………………………………………………………17总结………………………………………………………………………………………18参考文献………………………………………………………………………………………19致谢………………………………………………………………………………………20插图清单图1-1逆向工程和顺向工程对比………………………………………………………………2图1-2逆向建模一般流程………………………………………………………………………2图1-3快速成型主要工艺方法及其分类………………………………………………………3图2-1serein三维激光扫描仪…………………………………………………………………8图2-2三维扫描技术分类………………………………………………………………………9图3-1米老鼠头像点云…………………………………………………………………………13图3-2小平面输入选项…………………………………………………………………………14图3-3创建三角面………………………………………………………………………………14图3-4米老鼠头像包络后的三角面……………………………………………………………15图3-5“破洞”修补……………………………………………………………………………15图3-6反向边造型………………………………………………………………………………16图3-7重新造型界面……………………………………………………………………………16图3-8重新造型修改后局部视图………………………………………………………………17表格清单表1-1逆向工程技术的广泛应用………………………………………………………………4表1-2逆向工程未来发展的主要方面…………………………………………………………5表1-3Pro/E的功能………………………………………………………………………………5表1-4常见逆向工程软件………………………………………………………………………6表2-1曲面重构处理点云方法对比……………………………………………………………11-1-平面特征逆向造型设计摘要本次课程设计主要研究了逆向工程技术和小平面特征在曲面模型重建中的应用这两个方面。逆向工程技术包括数据获取、数据处理和曲面建模。首先扫描获取已有样品数据并进行数据处理，再根据样品的特点，采用逆向工程的方法辅以特征曲面完成曲线和曲面模型重建。小平面建模是Pro/E逆向工程建模的一部分，其基本原理是用模型样件的点云数据中的每一点与其相邻的两点构成一个三角形平面，用大量的三角形平面表示曲面的大致情况。本次设计采用三坐标测量机或激光扫描仪完成复杂曲面的数据获取工作，能够高效率完成数据样品获取。设计运用imageware和Pro/E两种软件进行建模和数据处理，用Pro/E软件中小平面特征进行模型曲面重建，不断利用软件功能完成曲面模型的重建工作。研究表明，逆向工程技术得到的曲面重建模型，有效率高、精度高、质量好的优点，所以逆向工程具有较高的应用价值和重要的实际意义。关键词:逆向工程；小平面特征；模型重建；imageware；Pro/E。FacetfeatureofreversemodelingdesignAbstractThiscoursedesignmainlystudiesthetechniqueofreverseengineeringandfacetfeatureintheapplicationofsurfacemodelreconstructionofthesetwoaspects.Reverseengineeringtechnologyincludingdataacquisition,dataprocessing,andsurfacemodeling.Byscanningtoobtainsampledataandthedataprocessing,andthenaccordingtothecharacteristicsofthesample,adoptthemethodofreverseengineeringfeaturesurfacecurveandsurfacemodelreconstruction.FacetfeaturemodelingispartofthePro/Ereverseengineeringmodeling,itsbasicprincipleistousemodelsamplesofeachpointinthepointclouddataoftheadjacenttwopointsformatriangleplane,ageneralideaofthesurfacewithplentyoftriangleplanesaid.Thisdesignadoptsthreecoordinatemeasuringmachineorlaserscannerdataacquisitionofthecomplexsurface,cancompletedatasamplestoobtainhighefficiency.DesignusingImagewareandPro/Esoftwaremodelinganddataprocessing,usingPro/Esoftwareforfacetfeatureofmodelsurfacereconstruction,continuoususeofthesoftwarefunctioncompletesurfacemodelreconstruction.Studiesshowthatsurfacereconstructionmodelbyreverseengineeringtechnology,highefficient,highprecision,goodquality,sothereverseengineeringwithhighapplicationvalueandimportantpracticalsignificance.Keywords:ReverseEngineering,FacetFeature,Restyle,imageware,Pro/E-1-第一章绪论毕业设计对于高等院校工科毕业生来说是极其重要的，它通过深入实践，能培养学生组织管理，分析问题，解决问题的能力，对我们以后走上工作岗位非常有帮助。对我们机械设计制造及其自动化专业学生来说，在以后的工作过程中经常要用三维软件做实体曲面创建，并且了解逆向工程的步骤及作用对于以后实践具有重要的意义。做毕业设计也可以综合过去所学的知识，因此，认真完成毕业设计非常重要。1.1引言逆向工程又称作反求工程，它是从实物模型到概念模型或者电子模型的一个反向分析、创新、优化的过程。这可以让我们可以在国内外已有的先进产品基础上进行推理、设计模型反求、再进行优化制造。这样一来可以打破西方国家对我国的技术封锁，能更好地消化和吸收国外先进技术，从而在学习的基础上研制出更先进的产品，以提高我国的综合国力。小平面特征是Pro/E逆向建模一个重要部分，而Pro/E逆向设计主要着重于航空航天，机械制造业和汽车工业，在现实生活中有广泛应用。1.2逆向工程的特点及意义在当今瞬息万变的产品市场中，企业能够有效利用市场占据竞争优势的关键在于快速吸取经验并生产出合乎市场要求的产品。根据统计，各国百分之七十以上的技术来源于国外，而现在由于各种原因我们往往都会为难于外来先进产品只有一个实物样品或者手工模型，没有任何数据档案，有时甚至连一张可供参考的CAD图纸也不存在，无法得到样品准确数据就给我们后续工作带来了很大障碍，无法采用先进的设计手段和先进制造技术进行生产。但是逆向工程技术很好地解决了这一问题。所谓逆向工程，是相对顺向工程而言的，就是再现或者反求一个产品，即首先采用各种测量手段然后再进行三维几何建模，将原有的样品实物转化为计算机上的三维数字模型。计算机技术的快速发展，也使得这些高尖技术在现代制造业有很好应用并发展。在制造业中，传统顺向的从设计到制造，产品从无到有、从概念到实体的生产工程已经不再是必由之路。传统的制造方法属于用模具类比式（Analogtype）复制，可以进行小批量生产，但是无法获取工件尺寸数据并建立图档，并且模型较死，无法做任何外形修改。这些问题无疑会影响后续的方案的进展。传统的这些制造方法耗时长且效率低，现代制造方法必将取代传统方法。现代制造方法中，数字化的逆向工程系统就为制造业提供了一个一体化的三维制造路线，它是从样品到获取样品数据再到最终形成产品的过程。逆向工程不仅可以有效掌握国内外先进技术，让先进技术为我所用，而且可缩短产品研发周期，提高生产效率。逆向工程技术可以方便快捷地在已有产品基础上参与新产品的开发与设计，研究已有产品的优点和不足，加快新产品的更新换代。企业和设计人员可以充分利用逆向工程技术快速吸收原产品的优点，在继承优点基础上进行各种创新设计，设计出更适合现代市场的产品，从而增强了企业的核心竞争力。在当今世界经济一体化和经济全球化的大环境面前，国家、企业面临的竞争越来越激烈，要想生产力发展和社会进步，抓紧高科技成果异常关键。如何更快且更好地发展科技和经济，已成为