反求工程与快速制造

反求工程与快速制造实验报告(第一版)学院制造科学与工程学院专业班级机械1102姓名XXX学号XXXXXXX指导教师XXXX实验一三维面扫描实验1.实验目的：（1）掌握反求工程的基本概念与相关的知识（2）.掌握三维激光扫荡仪反求数据原理及相关的知识（3）了解三维激光扫描仪的基本结构（4）熟悉三维扫描仪控制软件的基本使用情况，熟悉相关的界面（5）掌握三维扫描仪测量零件模型的轮廓数据方法2.实验仪器：工业型三维激光扫描仪、汽车模型3.实验步骤：（1）开启电源，启动工程控制计算机；（2）双击桌面“Scan3DNow”程序图标，启动三维激光扫描仪控制系统软件；（3）初始化工作台坐标原点：单击控制系统软件的初始化工作台按钮；（4）打开激光头控制电源，并设置当前影像模式为实时（nowalive）；（5）将实体模型放置于旋转台上，尽量保证其位于旋转台中心，并可以根据实际情况，在旋转台与模型之间放置一个垫块以增加实体模型的高度；（6）调节工作台的X、Y、Z坐标，将实体模型移动到距激光头合适位置，使激光扫描线位于网格中心线附近；（7）调节左、右CCD感测器的控制参数，包括亮度、对比度以及光强，使得扫描线在网格中显示为均匀的、细长的线状，这样可以提高扫描的效果；（8）确定实体模型的扫描范围（边界）：首先确定在Z轴方向上的扫描起始位置及扫描次数；然后如果进行平面扫描，确定在Y轴方向上的左右扫描边界；如果进行旋转扫描，确定扫描的起始角度和终止角度；（9）开始扫描：单击控制系统软件的扫描按钮，提示选择保存扫描结果的文件路径，可以根据需要进行保存；可以在扫描过程中随时单击取消按钮来终止扫描；（10）一次扫描结束：可以在控制系统软件上看到扫描的效果图，并能够进行旋转、缩放和平移等操作；（11）根据被扫描物体的特点，重复操作6-10，获取零件完整的轮廓几何数据；（12）对生成的扫描结果文件进行处理用于其它后继操作；（13）退出控制系统软件，关闭工程控制计算机和电源。4.实验记录：5.实验思考和建议(1)本实验让我们真正的见识到了反求工程与快速制造的真实设备，经过一个实验的示范教学，也让我们深刻体会到了反求工程与快速制造科学的科学性和实用性，真实的体会到了反求工程与快速制造对整个制造业的深远影响。(2)由于测量仪是通过平行光线对物件的扫描成型，当遇到玻璃等，装透明或全透明物件时，会产生物件内部的光反射，对测量结果会有较大的影响。(3)希望在条件允许的情况下，能够让自己亲手实验操作一下。启动三维扫描仪运行控制软件初始化扫描仪坐标台设置扫描仪影像模式将实体模型放在旋转台中心调节坐标台的坐标位置设置CCD感测器参数确定实体模型的扫描边界开始一次扫描扫描结束关闭三维扫描仪根据需要扫描多次实验二快速成型实验1.实验目的：（1）了解RPM技术的基本知识和原理（2）了解快速原型机加工的基本原理（3）了解快速原型机控制软件的使用（4）了解快速原型机的正确操作方法2.实验仪器：SLA激光快速成型机3.实验步骤：（1）开启3DFAMILYSCANNINGMACHINE，打开控制软件3DScanningSystem，简单的运行三坐标激光扫描仪的各个坐标；X、Y、Z轴的平动，绕Z轴的载物台的转动；（2）调节左、右CCD感测器的控制参数，包括亮度、对比度以及光强，使得扫描线在网格中显示为均匀的、细长的线状，这样可以提高扫描的效果；（3）调试好后，将圆锥形凸台放到载物台上，设置软件的各个数据，开始扫描；（4）扫描结束后，等待一段时间，电脑处理完数据后，就生成一个圆锥形凸台的模型；保存数据，关好电脑，实验结束。4.实验记录：经过激光头扫描，小孔发出平面光，照射到物体轮廓上为一条直线，测得轮廓表面数据，两个接收头接收后将数据传给电脑，电脑经过一段时间的运算，最后电脑屏幕上显示出圆锥形凸台的外表轮廓模型，放大显示是由无数多个点云构成；由于设置的步长为1度，所以模型由360根母线围绕而成。通过3Dfamily设备对圆锥形凸台的扫描，电脑上显示出圆锥形凸台的轮廓模型，成功的实现了反求工程与快速制造的整个制造过程。从电脑显示饿轮廓模型可以看到图形是由无数条线构成，放大后，出现许多点，得出结论为：软件扫描物体后，是由无数点构成线，最后构成完整的物体轮廓。5.实验思考和建议三维激光扫描仪的优缺点：(1)三维激光扫描仪通过光学原理对物体进行扫描，快速获得物体轮廓的几何数据，结果以点云形式保存在文件中，可进行后续处理；属于无接触测量方式；(2)设备稳定性好，精度高；(3)三维激光扫描仪只能扫描物体的外表轮廓，却不能扫描物体的内部；激光也对物体表面上的有一些颜色不能扫描，如黑色；(4)扫描物体的颜色、透明程度、物体空洞影响等对反射光有影响，从而不能完整的扫描出物体轮廓；建议：(1)本实验让我们真正的见识到了反求工程与快速制造的真实设备，经过一个实验的示范教学，也让我么体会到了反求工程与快速制造科学的强大，真实的体会到了反求工程与快速制造科学对整个制造业的深远影响；(2)本实验的圆锥形凸台，设置的时候步长要越小越好，不然生成的模型不是由曲面组成的，而是由平面组成的，圆锥就变成了菱锥。实验三3d打印实验1.实验目的：（1）了解常见的三维测量方法，接触式测量与非接触式测量的优缺点；（2）了解实物反求的基本流程；（3）掌握一种三维反求软件的使用方法。2.实验仪器：（1）软件：GeomagicStudio10软件、ATOS激光扫描仪配套软件；（2）硬件：手持式激光三维坐标扫描仪一台、计算机一台、零件一个。3.实验步骤：（1）数据采集：a）对象表面分析，分析曲面重构所需要的特征线；b）连接ATOS激光扫描仪线缆，开启设备，进行对焦；c）利用ATOS激光扫描仪对测定对象进行扫描，完成数据采集；（2）数据处理：a）将扫描数据导入GeomagicStudio10软件，对噪声点进行删除处理；b）对点云划分横截线，得到曲面重构所需的特征点；c）将特征点连成线，构建特征线；d）选择特征线，通过拉伸、剪切等过程构建实体。4.实验记录：三维激光扫描仪的主要构造是由一台高速精确的激光测距仪，配上一组可以引导激光并以均匀角速度扫描的反射棱镜。激光测距仪主动发射激光，同时接受由自然物表面反射的信号从而可以进行测距，针对每一个扫描点可测得测站至扫描点的斜距，再配合扫描的水平和垂直方向角，可以得到每一扫描点与测站的空间相对坐标。如果测站的空间坐标是已知的，那么则可以求得每一个扫描点的三维坐标。以RieglLMS-Z420i三维激光扫描仪为例，该扫描仪是以反射镜进行垂直方向扫描，水平方向则以伺服马达转动仪器来完成水平360度扫描，从而获取三维点云数据。5.实验思考和建议反求工程(ReverseEngineering，RE)，也称逆向工程、反向工程，是指用一定的测量手段对实物或模型进行测量，根据测量数据通过三维几何建模方法重构实物的CAD模型的过程，是一个从样品生成产品数字化信息模型，并在此基础上进行产品设计开发及生产的全过程。通过实验过程我了解常见的三维测量方法，接触式测量与非接触式测量的优缺点，了解了实物反求的基本流程，并通过对GeomagicStudio10软件的学习，有较大收获。接触式测量法较常见的是三坐标仪测量法，其测量精度很高，对被测零部件的材质和色泽无特殊要求，测量过程简便，这种方法的缺点是易于损伤探头和划伤被测零部件表面，人工干涉程度大，难以实现自动测量，对使用环境有一定要求，测量速度慢。