《逆向工程及快速成型原理》讲义12版——IMW篇

1、逆向工程及快速成型逆向工程及快速成型 RERP主讲：主讲：匡唐清匡唐清华东交大材料工程系华东交大材料工程系RE & RPIMWRE & RPIMW逆向篇逆向篇第二讲第二讲ImagewareImageware逆向流程及基本操作逆向流程及基本操作第三讲第三讲ImagewareImageware点云处理点云处理第四讲第四讲ImagewareImageware曲线生成、评估与编辑曲线生成、评估与编辑第五讲第五讲ImagewareImageware曲曲面生面生成成、评估与、评估与编编辑辑第六讲第六讲ImagewareImageware逆向设计典型实例逆向设计典型实例1 1第七讲第七讲Im

2、agewareImageware逆向设计典型实例逆向设计典型实例2 2第二讲第二讲 IMWIMW逆向流程及基本操作逆向流程及基本操作u教学目标教学目标掌握掌握IMWIMW基本操作基本操作 界面界面 视图操作视图操作 菜单功能菜单功能 工具条的定制工具条的定制 浮动工具条的使用浮动工具条的使用 快捷键的使用原则快捷键的使用原则 图层管理器的使用图层管理器的使用 系统设置方法系统设置方法了解了解了解逆向设计的一般流程了解逆向设计的一般流程IMW 逆向设计的一般流程逆向设计的一般流程读入点云读入点云多个点云？多个点云？对齐点云对齐点云点云可视化与检查点云可视化与检查去除杂点与噪声点去除杂点与噪声点可

3、视化和点网格规划可视化和点网格规划特征点分解特征点分解构建特征点云构建特征点云特征点平整特征点平整/平顺？平顺？重排重排/顺滑顺滑确定要创建的曲线类型确定要创建的曲线类型由特征点云构建曲线由特征点云构建曲线曲线精确曲线精确/光顺？光顺？曲线连续？曲线连续？重建重建/光顺光顺编辑编辑确定要创建的曲面类型确定要创建的曲面类型由点云、曲线、曲面等构建曲面由点云、曲线、曲面等构建曲面曲面精确曲面精确/光顺？光顺？曲面连续？曲面连续？精度精度/光顺光顺/重建重建编辑编辑3D曲面曲面IMW 逆向设计的一般流程逆向设计的一般流程u点云读入与显示点云读入与显示u点云的精简点云的精简u点云分割点云分割u构造新点

4、云构造新点云u构造曲线构造曲线u曲线的评估与修正曲线的评估与修正u构造曲面构造曲面u曲面的评估与修正曲面的评估与修正u曲面和实体输出曲面和实体输出IMW 基本操作基本操作u界面界面u视图操作视图操作u菜单功能菜单功能u工具条的定制工具条的定制u浮动工具条的使用浮动工具条的使用u快捷键的使用原则快捷键的使用原则u图层管理器的使用图层管理器的使用u系统设置方法系统设置方法IMW 基本操作基本操作- -用户界面用户界面视图滚动条显示开关视图滚动条显示开关显示图层管理器显示图层管理器在视图区：在视图区：ShiftShift键键+ +左键拖动左键拖动 旋转旋转ShiftShift键键+ +右键拖动右键拖

5、动 移动移动滚轮滚轮 缩放缩放点击，可输入三方向准确移动点击，可输入三方向准确移动/ /旋转量旋转量视图空白区右键视图空白区右键 旋转旋转/ /移动状态移动状态控制上下移动控制上下移动/ /绕屏幕绕屏幕水平轴旋转水平轴旋转控制左右移动控制左右移动/ /绕屏绕屏幕竖直轴旋转幕竖直轴旋转控制前后移动控制前后移动/ /绕屏绕屏幕垂直轴旋转幕垂直轴旋转状态栏状态栏: :单位、视图、图层、显示模式等单位、视图、图层、显示模式等图层管理器图层管理器命令操作提示信息命令操作提示信息方位坐标系方位坐标系对象信息提示（对象上按下右键）对象信息提示（对象上按下右键）IMW 基本操作基本操作- -菜单菜单评估对象质

6、量：光评估对象质量：光顺性、连续性等顺性、连续性等修改调整点修改调整点/ /线线/ /面面创建点创建点/ /线线/ /基本曲面等基本曲面等视图布局及视图布局及视角设置视角设置基于已有对象基于已有对象构建点构建点/ /线线/ /面面对象元素的显对象元素的显示控制示控制对象组织管理对象组织管理操作撤销操作撤销/ /重做重做对象的复制对象的复制/ /粘贴粘贴系统设置等系统设置等文件管理及图文件管理及图像的导入像的导入/ /出出测量偏差、距离、测量偏差、距离、角度、面积等角度、面积等帮助系统，也可帮助系统，也可由？即时查询由？即时查询IMW 基本操作基本操作- -菜单菜单Imageware 默认格式为

7、默认格式为 *.imw无点数和文件大小限制无点数和文件大小限制Imageware 支持一般量测系统及支持一般量测系统及 CAD/ CAM 常见的档案格式，常见的档案格式， Pro/E、CATIA 需要有需要有 Data Bridge模块才可直接读取档案模块才可直接读取档案可选择全部对象、可可选择全部对象、可见对象或选定对象来见对象或选定对象来保存保存可通过系统设置自动可通过系统设置自动存盘时间存盘时间在此可打开或删除自在此可打开或删除自动保存的文件动保存的文件软件意外终止时，系软件意外终止时，系统会将当机前的状态统会将当机前的状态储存成一文件名称为储存成一文件名称为 crash crash 开

8、头的文件，开头的文件，重启软件后，打开此重启软件后，打开此文件后另存，即可恢文件后另存，即可恢复至意外终止前状态复至意外终止前状态将当前视图导出将当前视图导出为图片保存为图片保存将当前视图导出将当前视图导出为为PDF文件保存文件保存将当前视图复制将当前视图复制到剪贴板以备粘到剪贴板以备粘贴贴导入图片或是导入图片或是2D2D图稿，利用曲线图稿，利用曲线建构的方式去描绘图片内的各项建构的方式去描绘图片内的各项特征线，再依特征线去建构所需特征线，再依特征线去建构所需之外形。之外形。导入的图片其摆放位置有导入的图片其摆放位置有XYXY、YZYZ、XZXZ等参考平面，尺寸大小可调。等参考平面，尺寸大小可

9、调。当文件打开时，系统当文件打开时，系统会产生一个名为会产生一个名为iware.log iware.log 的日志文的日志文件，在此可打开这个件，在此可打开这个日志文件来查看操作日志文件来查看操作记录或以文字编辑器记录或以文字编辑器来查看这个文件来查看这个文件IMW 基本操作基本操作- -菜单菜单启动图层管理器，对对象启动图层管理器，对对象进行有组织的管理进行有组织的管理选择多个对象创建群组，选择多个对象创建群组，群组相当于一大对象群组相当于一大对象系统参数设置，针对系统参数设置，针对设置后的操作有效设置后的操作有效显示栅格显示栅格显示标尺显示标尺以辅助观以辅助观测测撤销撤销/ /重做操作步重

10、做操作步将所有对象从内存中将所有对象从内存中清除并关闭原文件，清除并关闭原文件，不影响已保存的内容不影响已保存的内容IMW 基本操作基本操作- -工具条工具条在菜单栏在菜单栏/ /工具栏点击右键，弹出此浮动工具栏点击右键，弹出此浮动菜单，由此控制各工具栏的显示与否菜单，由此控制各工具栏的显示与否工具条句柄，拖动可实现工具条位置调整（到视图工具条句柄，拖动可实现工具条位置调整（到视图区内将成为浮动工具条）区内将成为浮动工具条）隐藏隐藏/ /显示所有工具条显示所有工具条将浮动工具条停靠到工具条区（视图区周边）将浮动工具条停靠到工具条区（视图区周边）创建空工具条，而后通过菜单往其中创建空工具条，而后

11、通过菜单往其中添加功能按钮或创建添加功能按钮或创建指令按钮圈指令按钮圈将工具条区的每行将工具条区的每行/ /列工具条紧凑排列列工具条紧凑排列IMW 基本操作基本操作- -工具条工具条图层管理器开关图层管理器开关切割平面切割平面高级显示高级显示变换模式变换模式视图模式视图模式基本显示基本显示模型管理模型管理文件管理文件管理主工具条主工具条IMW 基本操作基本操作- -工具条工具条创建截面创建截面偏置点云偏置点云/ /曲线曲线/ /曲面曲面求交点求交点/ /交线交线由曲面创建曲线由曲面创建曲线创建投影创建投影创建三角形网格创建三角形网格构建工具条构建工具条：基于现有对基于现有对象构建点、象构建点、

12、线、面线、面快速构面快速构面线线/ /面的倒角面的倒角/ /桥接桥接创建扫掠曲面创建扫掠曲面创建曲面创建曲面IMW 基本操作基本操作- -工具条工具条创建弧线创建弧线创建基本曲面创建基本曲面创建平面创建平面创建坐标系创建坐标系创建曲线创建曲线创建直线创建直线创建工具条创建工具条：直接创建线、面及坐标系：直接创建线、面及坐标系IMW 基本操作基本操作- -工具条工具条修改工具条修改工具条：对点云对点云/ /曲线曲线/ /曲面进行编曲面进行编辑修改辑修改修改曲线修改曲线修改曲面修改曲面操控点云操控点云/ /曲线曲线/ /曲面曲面更改对象方向更改对象方向修剪点云修剪点云/ /曲线曲线/ /曲面曲面重

13、定义对象重定义对象平移平移/ /旋转旋转/ /镜像镜像/ /重定位重定位对齐对齐IMW 基本操作基本操作- -工具条工具条评估工具条评估工具条：定量定量/ /定性评定性评估对象质量估对象质量偏差检测偏差检测连续性检测连续性检测视觉效果检测视觉效果检测曲率检测曲率检测IMW 基本操作基本操作- -工具条工具条捕捉模式（栅格点、捕捉模式（栅格点、鼠标点、端点、中点、鼠标点、端点、中点、线上点、面上点、交线上点、面上点、交点）点）捕捉开关捕捉开关属性过滤器属性过滤器（点云（点云/ /曲线曲线/ /曲面曲面/ /图形图形过滤器）过滤器）捕捉工具条捕捉工具条交互工具条交互工具条：针对当前命针对当前命令出

14、现相应令出现相应工具按钮选工具按钮选择择IMW 基本操作基本操作- -工具条工具条在工具条按钮上按下在工具条按钮上按下左键左键将出现该将出现该指令按钮圈指令按钮圈，拖，拖动鼠标到相应按钮松开左键将执行相应指令动鼠标到相应按钮松开左键将执行相应指令在在视图空白区视图空白区按下按下右键右键将出现将出现视图指令按钮圈视图指令按钮圈在在对象对象( (点点/ /线线/ /面面/ /控制点控制点/ /节点等节点等) )上按下上按下右键右键将出现相应将出现相应指指令按钮圈令按钮圈，拖动鼠标到相应按钮松开右键将执行相应指令，拖动鼠标到相应按钮松开右键将执行相应指令曲面曲面右键指令按钮圈右键指令按钮圈点云点云右

15、键指令按钮圈右键指令按钮圈曲线曲线右键指令按钮圈右键指令按钮圈IMW 基本操作基本操作- -工具条工具条在在视图区（无论空白区或对象上）视图区（无论空白区或对象上）按下按下Shift+Ctrl+Shift+Ctrl+鼠标键鼠标键将出现将出现相应指令按钮圈相应指令按钮圈Shift+Ctrl+Shift+Ctrl+左键左键出现出现创建创建指令按钮圈指令按钮圈Shift+Ctrl+Shift+Ctrl+中键中键出现出现修改修改指令按钮圈指令按钮圈Shift+Ctrl+Shift+Ctrl+右键右键出现出现诊断诊断指令按钮圈指令按钮圈IMW 基本操作基本操作- -快捷键快捷键IMW 基本操作基本操作-

16、 -快捷键快捷键u基本原则基本原则 分类操作：分类操作：组合键组合键+ +相应字母相应字母（以点、线、面与群组来分类）（以点、线、面与群组来分类） +c copyopy复制复制 +x x剪切对象剪切对象 +d displayisplay显示（模式）显示（模式） +h hideide隐藏所有实体隐藏所有实体 +s show how 显示（对象）显示（对象） +j just selected ust selected 显示所选对象显示所选对象 +i information nformation 获取对象信息获取对象信息 +g grouproup创建群组（对点创建群组（对点/ /线线/ /面而言）面

17、而言） 其他其他 X X删除删除 G G 创建群组创建群组 Shift+U Shift+U 解散群组解散群组 视角切换视角切换六个标准视角六个标准视角+ +两轴测图两轴测图F1F8点（点（Point）Ctrl线（线（Curve）Ctrl+Shift面（面（Surface）Shift群（群（Groups）Shift+AltIMW 基本操作基本操作- -图层管理器图层管理器图层名称，自动图层名称，自动命名也可重命名命名也可重命名排序排序新得到对象存放新得到对象存放在工作层中在工作层中层显示层显示/ /隐藏隐藏选择所有层中所有选择所有层中所有对象对象选中层中对象名称选中层中对象名称对象所在图层对象所

18、在图层对象显示对象显示/ /隐藏隐藏对象颜色设置对象颜色设置选中层，可为多层选中层，可为多层选择选中层中所选择选中层中所有对象有对象移动排列次序移动排列次序右键弹出右键弹出新建图层新建图层显示显示/ /隐藏转换隐藏转换复制选中层复制选中层删除选中层删除选中层合并选中层合并选中层复制所选对象复制所选对象/ /粘贴粘贴删除所选对象删除所选对象右键弹出右键弹出按钮随标签页按钮随标签页的不同而不同的不同而不同层是否可选，勾选层是否可选，勾选则可点选，否则不则可点选，否则不可选可选层是否允许镜像显示层是否允许镜像显示展开勾选确定展开勾选确定标签页的显示标签页的显示各标签页各标签页对象隶属于层，层隐藏，则

19、其对象隶属于层，层隐藏，则其中对象也隐藏；中对象也隐藏；可直接拖动对象到其他层中，可直接拖动对象到其他层中，实现对象在层间的移动实现对象在层间的移动用于对对象的用于对对象的有有组织管理组织管理IMW 基本操作基本操作- -图层管理器图层管理器u当在做一些较复杂的模型时，适当的利用图层管当在做一些较复杂的模型时，适当的利用图层管理来分类各个零件，可以节省许多时间，同时也理来分类各个零件，可以节省许多时间，同时也可方便后续的处理动作。如我们可用图层来管理可方便后续的处理动作。如我们可用图层来管理公母模曲面的分类或是复杂零组件的组合状况。公母模曲面的分类或是复杂零组件的组合状况。u也可以将点群、曲线

20、与曲面做分层管理。也可以将点群、曲线与曲面做分层管理。u复制对象复制对象到另一图层：选取欲复制的对象后，按到另一图层：选取欲复制的对象后，按右键选取复制后，再到目标图层粘贴即可右键选取复制后，再到目标图层粘贴即可u移动对象：移动对象：选取欲移动的对象后直接拖曳至目标选取欲移动的对象后直接拖曳至目标图层图层u合并图层：合并图层：直接拖曳图层名称至另一图层上即可直接拖曳图层名称至另一图层上即可IMW 基本操作基本操作- -系统参数设置系统参数设置IMWIMW逆向流程及基本操作逆向流程及基本操作上机上机u快速入门小实例（快速入门小实例（视频视频33min33min）启动启动Imageware13.2

21、Imageware13.2将撤销将撤销/ /重做命令置于重做命令置于自定义工具条自定义工具条打开文件打开文件“1-11-1快速入门小实例快速入门小实例1 1”（菜单（菜单/ /工具条）工具条）点云点云信息查看信息查看观察点云观察点云缩放、旋转、平移缩放、旋转、平移（滚动条（滚动条/ /鼠标组合键）鼠标组合键）不同不同视角切换视角切换（快捷键（快捷键/ /模式条）模式条）更改更改点云显示点云显示方式（系统设置方式（系统设置/ /菜单菜单/ /快捷键快捷键/ /浮动工具条）浮动工具条）点云三角形网格化点云三角形网格化（菜单（菜单/ /浮动工具条）浮动工具条）点云着色显示点云着色显示打开层管理器打开

22、层管理器将点云所在将点云所在图层重命名图层重命名为为“CloudCloud”新建图层新建图层并命名为并命名为“CurvesCurves”并将该并将该图层激活图层激活IMWIMW逆向流程及基本操作逆向流程及基本操作上机上机u快速入门小实例（续）快速入门小实例（续）构建曲线构建曲线平行点云截面平行点云截面（菜单（菜单/ /浮动工具条）浮动工具条）在在系统参数设置系统参数设置中更改曲线的显示方式，显示方向箭头中更改曲线的显示方式，显示方向箭头由截面点云由截面点云构建均匀曲线构建均匀曲线（菜单（菜单/ /浮动工具条）浮动工具条）将截面点云将截面点云移动到图层移动到图层“CloudCloud”曲线曲线控

23、制点的显示与删除控制点的显示与删除（浮动工具条）（浮动工具条）构建曲面构建曲面隐藏图层隐藏图层“CloudCloud”或或隐藏点云隐藏点云 （图层管理器（图层管理器/ /快捷键）快捷键）新建图层，命名为新建图层，命名为“SurfaceSurface”并激活为当前层并激活为当前层由系列由系列曲线放样构建曲面曲线放样构建曲面（菜单（菜单/ /工具条）工具条）曲面着色显示曲面着色显示（菜单（菜单/ /浮动工具条）浮动工具条）曲面控制点显示与删除（浮动工具条）曲面控制点显示与删除（浮动工具条）IMWIMW逆向流程及基本操作逆向流程及基本操作上机上机u快速入门小实例（续）快速入门小实例（续）点云点云-

24、-曲面偏差检测曲面偏差检测显示点云显示点云（图层管理器（图层管理器/ /快捷键）快捷键）隐藏曲线隐藏曲线（图层管理器（图层管理器/ /快捷键）快捷键）偏差检测偏差检测（菜单（菜单/ /工具条工具条/ /浮动工具条）浮动工具条）删除偏差信息删除偏差信息（图层管理器）（图层管理器）曲线群组创建与取消曲线群组创建与取消激活曲线层，隐藏点云与曲面（图层管理器激活曲线层，隐藏点云与曲面（图层管理器/ /快捷键）快捷键）创建群组创建群组（菜单（菜单/ /快捷键）快捷键）取消群组取消群组（菜单（菜单/ /快捷键）快捷键）其他信息查看（工具条）其他信息查看（工具条）另存另存（菜单）（菜单）删除所有删除所有（工

25、具条）（工具条）以便后续打开其他文件以便后续打开其他文件第三讲第三讲 IMWIMW点云处理点云处理u点云处理点云处理 显示显示：不同的显示方式，便于观察模型：不同的显示方式，便于观察模型 三角形网格化三角形网格化：便于更直观地观察点云模型或直接用于：便于更直观地观察点云模型或直接用于RPRP 精简精简：前提是保持精度，精简点云可减少消耗，加快运算：前提是保持精度，精简点云可减少消耗，加快运算 对齐对齐：统一点云坐标系或便于逆向造型：统一点云坐标系或便于逆向造型 平滑平滑：消除噪点：消除噪点u点云生成点云生成 创建创建：直接创建点云：直接创建点云 构建构建：基于已有对象通过采样或投影或剖切构建点

26、云：基于已有对象通过采样或投影或剖切构建点云 提取提取：基于曲率特征或圈选等方式来从点云中提取点云：基于曲率特征或圈选等方式来从点云中提取点云u点云评估与测量点云评估与测量 点云评估：点云评估：点云曲率、反射率、点云特性、三角形网格等点云曲率、反射率、点云特性、三角形网格等 点云测量：点云测量：点间距点间距IMWIMW点云处理点云处理- -显示显示点云显示方式点云显示方式总体点云显示方式设置总体点云显示方式设置- -系统设置系统设置选择点云设置显示方式选择点云设置显示方式点云上右键浮动工具条点云上右键浮动工具条/Ctrl+D/Ctrl+D散点显示时点的大小散点显示时点的大小（1-321-32）

27、每每n n个点个点/ /扫描线显示为扫描线显示为1 1个点个点/ /扫描线，减少显示扫描线，减少显示点数点数注：实际点数不减少注：实际点数不减少设置即时生效，显示设置即时生效，显示模式即时更新模式即时更新展开列表以便选择（单个展开列表以便选择（单个/ /多个）多个）是否将隐藏的点云也显示在列是否将隐藏的点云也显示在列表中以供选择设置表中以供选择设置点云三角形网格化后，点云三角形网格化后，可显示三角形网格、可显示三角形网格、对三角形网格平光着对三角形网格平光着色或顺滑着色色或顺滑着色整个对话框设置完后整个对话框设置完后再更新所选点云显示再更新所选点云显示模式模式按点的扫描顺序用线按点的扫描顺序用

28、线依次连接依次连接以散点方式显示以散点方式显示以多个小平面的方式显示，以多个小平面的方式显示，提高旋转等操作速度提高旋转等操作速度操作范例：操作范例：2-12-1玫瑰花玫瑰花IMWIMW点云处理点云处理- -三角形网格化三角形网格化点云三角形网格化点云三角形网格化以便观察点云或以便观察点云或后续操作如后续操作如RPRP最大相邻距离：在该距离之内最大相邻距离：在该距离之内只取一点作为三角形顶点只取一点作为三角形顶点相邻尺寸：三角形最大边长，相邻尺寸：三角形最大边长，一般去相邻点距离的一般去相邻点距离的3 3倍左右倍左右点云去网格化点云去网格化操作范例：操作范例：2-52-5车门把手车门把手IMW

29、IMW点云处理点云处理- -点云精简点云精简按给定距离或总数采样按给定距离或总数采样距离：采样后临近点距离距离：采样后临近点距离总数：采样后剩余点总数总数：采样后剩余点总数按给定阈值删按给定阈值删除散点除散点距离阈值：与临距离阈值：与临近点距离超过此近点距离超过此值，则该点作为值，则该点作为散点被删除散点被删除显示精简前后点显示精简前后点的数量及精简率的数量及精简率按给定弦偏差采样按给定弦偏差采样最大偏差：与相邻保留点的最大偏差：与相邻保留点的弦偏差超过此值的点即被删弦偏差超过此值的点即被删除除最大跨度：删除点与保留点最大跨度：删除点与保留点的最大距离的最大距离适用于曲率变化较大的点云适用于曲

30、率变化较大的点云按给定点间隔采样按给定点间隔采样点间隔：采样时点间隔：采样时n n个个点保留点保留1 1个点个点显示精简前后点显示精简前后点的数量、精简率的数量、精简率及采样距离及采样距离显示精简前后点显示精简前后点的数量及精简率的数量及精简率操作范例：操作范例：2-52-5车门把手车门把手IMWIMW点云处理点云处理- -点云精简点云精简在所选对象上选择操作区域在所选对象上选择操作区域选择精简方式：最大弦偏差选择精简方式：最大弦偏差/ /最小面积最小面积/ /百分比百分比抽取三角形网格抽取三角形网格减少网格数，同时保持减少网格数，同时保持点云总体外形不变点云总体外形不变减少三角形网格数减少三

31、角形网格数以控制文件大小，减以控制文件大小，减少资源消耗少资源消耗三角形网格间相对角度三角形网格间相对角度大于此值，则不被精简大于此值，则不被精简边界不参与精简边界不参与精简将原始点云备份将原始点云备份网格数控制目标值网格数控制目标值操作范例：操作范例：2-52-5车门把手车门把手IMWIMW点云处理点云处理- -点云精简点云精简删除点删除点直接选择点删除，常用于噪点直接选择点删除，常用于噪点( (杂点杂点) )的删除的删除存在大量噪点时，常采用圈选点云来删除存在大量噪点时，常采用圈选点云来删除删除或平滑处理尖点数据删除或平滑处理尖点数据与前后相邻点连线的夹角大与前后相邻点连线的夹角大于该角，

32、则判定为尖点于该角，则判定为尖点操作范例：操作范例：2-52-5车门把手车门把手IMWIMW点云处理点云处理- -点云对齐点云对齐操作范例：操作范例：快速快速入门小实例入门小实例1 1点云自动对齐点云自动对齐其最大尺寸方向与其最大尺寸方向与X X平平行，最短尺寸方向与行，最短尺寸方向与Z Z平行平行有助于由点云拟合自有助于由点云拟合自由曲面（针对较扁平由曲面（针对较扁平的曲面）的曲面）实为实为“对齐对齐”视图对齐点云视图对齐点云视角转为点云最短距离方向，即视图为点云最大投影面视角转为点云最短距离方向，即视图为点云最大投影面IMWIMW点云处理点云处理- -点云对齐点云对齐实为实为“对齐对齐”多

33、块点云拼接对齐多块点云拼接对齐将在测量设备上从不同角度分块测得的点云拼接对齐将在测量设备上从不同角度分块测得的点云拼接对齐要求先进行粗略的预对齐要求先进行粗略的预对齐使用参考选项来设定使用参考选项来设定一块或多块参考点云，一块或多块参考点云，参考点云为已对齐点参考点云为已对齐点云，否则以移动点云云，否则以移动点云中的第一个点云作为中的第一个点云作为参考点云来逐个自动参考点云来逐个自动对齐对齐对齐公差，决定对齐精度对齐公差，决定对齐精度最大迭代次数：为达到对齐公差最大迭代次数：为达到对齐公差而允许的最大对齐尝试次数而允许的最大对齐尝试次数多少点用于对齐，高多少点用于对齐，高100%100%，中中

34、50%50%，低，低25%25%距离移动点云超过此距距离移动点云超过此距离，则不进行对齐离，则不进行对齐IMWIMW点云处理点云处理- -点云对齐点云对齐基于特征对齐基于特征对齐基于特征配对来实现对齐，要基于特征配对来实现对齐，要先在对齐对象及目的对象上创先在对齐对象及目的对象上创建相应的系列特征建相应的系列特征对齐方法：对齐方法：混合混合- -所有特征对对齐精度平均，所有特征对对齐精度平均，指明足够的特征对后才对齐指明足够的特征对后才对齐（唯一）（唯一）约束约束- -第一对特征精确对齐，后第一对特征精确对齐，后续特征对对齐精度平均。指明续特征对对齐精度平均。指明足够的特征对后才对齐（唯一）足

35、够的特征对后才对齐（唯一）逐步逐步- -逐对特征对对齐，对齐精逐对特征对对齐，对齐精度逐步降低度逐步降低在视图中选点或指定坐标在视图中选点或指定坐标来作为对齐目的位置来作为对齐目的位置逐对特征对添加逐对特征对添加IMWIMW点云处理点云处理- -点云对齐点云对齐实为实为“变换变换”点云对齐后应重置点云原始点云对齐后应重置点云原始位置，以免不当的变换操作位置，以免不当的变换操作导致原来的对齐状态破坏了导致原来的对齐状态破坏了将对象变换到原始位置将对象变换到原始位置将对象当前位置设为将对象当前位置设为其原始位置其原始位置显示对象对齐时的显示对象对齐时的变换矩阵、旋转角变换矩阵、旋转角度、移动量等度

36、、移动量等IMWIMW点云编辑点云编辑- -点云光顺点云光顺点云光顺点云光顺高斯滤波高斯滤波- -去噪效果好，平均效果小去噪效果好，平均效果小平均平均- -统计平均统计平均中间值中间值统计中值，可有效消除尖点统计中值，可有效消除尖点过滤点数：参与光顺算法的点数过滤点数：参与光顺算法的点数（3-213-21奇数），值越大，点云越奇数），值越大，点云越平顺平顺整体点云光顺整体点云光顺对线状点云进行整体光顺，对线状点云进行整体光顺，保留拐角保留拐角点云局部光顺点云局部光顺在屏幕上选择点云局在屏幕上选择点云局部区域进行光顺部区域进行光顺拐角间点云光顺拐角间点云光顺保留拐角，对点云光顺保留拐角，对点云光

37、顺局部偏离局部偏离超过该角超过该角度则判定度则判定为拐角点为拐角点不被光顺不被光顺处理处理IMWIMW点云生成点云生成- -创建创建直接创建点云直接创建点云直接在屏幕上点击或捕捉或输入坐标创建点云直接在屏幕上点击或捕捉或输入坐标创建点云任意点或捕捉点任意点或捕捉点由选取的点拟合出中心点由选取的点拟合出中心点输入坐标方式创建点输入坐标方式创建点IMWIMW点云生成点云生成- -构建构建三角形中心点采样三角形中心点采样可用于检查可用于检查CADCAD模型与网格模型（模型与网格模型（STLSTL格式）的偏格式）的偏差（曲面到点云偏差）差（曲面到点云偏差）平均点云：平均点云：由多个点云平均获得新点云由

38、多个点云平均获得新点云所选点云点数相同所选点云点数相同任意点云任意点云主点云：所得点主点云：所得点云点数与其相同云点数与其相同与主点云的距离在此范与主点云的距离在此范围内的点参与平均计算围内的点参与平均计算该曲面相当于该曲面相当于主点云主点云IMWIMW点云生成点云生成- -构建构建曲线采样曲线采样均匀：指定每条曲线的采样均匀：指定每条曲线的采样点数，相同距离均匀采样点数，相同距离均匀采样每段：指定曲线每段的分割每段：指定曲线每段的分割数，相同参数空间均匀采样数，相同参数空间均匀采样弦偏差：采样点顺次连线与原曲线的弦偏差：采样点顺次连线与原曲线的角度偏差不超过给定的最大偏差值角度偏差不超过给定

39、的最大偏差值均匀采样时点均匀采样时点间距在视图上间距在视图上相同而不是沿相同而不是沿着曲线相同着曲线相同IMWIMW点云生成点云生成- -构建构建将曲线沿视图方向向点云投影构建新点云将曲线沿视图方向向点云投影构建新点云通过将徒手绘曲线或导入的设计曲线向点云投影，通过将徒手绘曲线或导入的设计曲线向点云投影，在指定位置获得点云，从而捕捉曲面特征在指定位置获得点云，从而捕捉曲面特征投影模式：投影模式：点云法向点云法向/ /指定方向指定方向/ /视图方向视图方向沿投影曲线分布的投影点数（沿投影曲线分布的投影点数（1-1001-100）IMWIMW点云生成点云生成- -构建构建将点云投影到曲面构建新点云

40、，将点云投影到曲面构建新点云，常常通过向平面投影来确定点云边界通过向平面投影来确定点云边界投影模式：投影模式：曲面法向曲面法向/ /指定方向指定方向曲面采样曲面采样均匀：指定沿曲面各方向的采均匀：指定沿曲面各方向的采样点数，相同距离均匀采样样点数，相同距离均匀采样等距离采样等距离采样多曲面采样的多曲面采样的点云是否合并点云是否合并图形采样，图形采样，包括控制点图、曲率梳图等包括控制点图、曲率梳图等IMWIMW点云生成点云生成- -构建构建对对STLSTL点云点云Z Z向切片向切片可由此查看可由此查看RPRP过程或分析对象形状过程或分析对象形状切片起始切片切片起始切片参数，确定起参数，确定起始切

41、片的始切片的Z Z值值由切片由切片Z Z向上下向上下该范围内的点该范围内的点来计算切片上来计算切片上点位置点位置模拟模拟STLSTL切片切片实时计算与显示实时计算与显示STLSTL切片切片对曲面进行对曲面进行Z Z向切片向切片得到扫描线状点云得到扫描线状点云IMWIMW点云生成点云生成- -构建构建由点云由点云+ +环状截面构建点云环状截面构建点云由点云由点云+ +平行截面构建点云平行截面构建点云得到的扫描点云可构建放得到的扫描点云可构建放样曲面所需的曲线样曲面所需的曲线由点云还是网格由点云还是网格化点云来做截面化点云来做截面指定截面法向指定截面法向指定截面数、间隔指定截面数、间隔或自动计算间

42、隔或自动计算间隔指定环状截面环指定环状截面环绕轴位置及方向绕轴位置及方向操作范例：操作范例：2-2 2-2 点云操作点云操作IMWIMW点云生成点云生成- -构建构建由点云由点云+ +交互式截面构建云交互式截面构建云基于直线：选择已有基于直线：选择已有的线并让其沿指定方的线并让其沿指定方向平移确定截面向平移确定截面得到的点云为一个点云得到的点云为一个点云交互式：在屏幕上交互式：在屏幕上点选两位置确定线，点选两位置确定线，沿垂直屏幕方向平沿垂直屏幕方向平移确定截面移确定截面选第二个位置时同选第二个位置时同时按时按CtrlCtrl键可获取键可获取水平水平/ /竖直线竖直线由点云由点云+ +沿曲线的

43、截面构建云沿曲线的截面构建云截面垂直给定曲线（空间截面垂直给定曲线（空间/ /视图）视图）截面大小应保证所需的截面大小应保证所需的截交范围截交范围操作范例：操作范例：2-2 2-2 点云操作点云操作IMWIMW点云生成点云生成- -构建构建由曲线由曲线+ +截面构建点云截面构建点云指定截面方向及起点沿给定曲线截交，指定截面方向及起点沿给定曲线截交，交点为所得点云交点为所得点云IMWIMW点云生成点云生成- -提取提取锐边：锐边：检测点云锐边位置，为每条锐边产生一条线（实检测点云锐边位置，为每条锐边产生一条线（实为点云），适于高密度点云为点云），适于高密度点云锐边初始计算，得到高锐边初始计算，得

44、到高曲率点分布结果（红色）曲率点分布结果（红色）提取锐边后保留曲率颜色提取锐边后保留曲率颜色阈值百分比：指定曲率范阈值百分比：指定曲率范围，值越大，显示的高曲围，值越大，显示的高曲率点越少，锐边越清晰率点越少，锐边越清晰方向权值：用于直化得到方向权值：用于直化得到的锐边，值越大，线越直，的锐边，值越大，线越直，偏离点云也可能越大偏离点云也可能越大短边过滤：滤除短边，值短边过滤：滤除短边，值越大，过滤的短边越长越大，过滤的短边越长边缘修正：使锐边更加光边缘修正：使锐边更加光顺，但误差可能增大顺，但误差可能增大边缘跟踪半径：类边缘跟踪半径：类似圆角半径似圆角半径操作范例：操作范例：2-4 提取点云

45、提取点云IMWIMW点云生成点云生成- -提取提取基于点颜色提取点云：基于点颜色提取点云：先进行点云曲率评估或反射率评估后给予点云相先进行点云曲率评估或反射率评估后给予点云相应颜色，而后再基于颜色提取点云应颜色，而后再基于颜色提取点云种子点，由此确种子点，由此确定提取点的颜色定提取点的颜色操作范例：操作范例：2-4 提取点云提取点云围绕种子点颜色，围绕种子点颜色，扩大提取范围扩大提取范围实时观测提取范围实时观测提取范围提取点十字显示，提取点十字显示，更便于观察更便于观察IMWIMW点云生成点云生成- -提取提取圈选点圈选点在视图上绘圈选边界来提取部分点云在视图上绘圈选边界来提取部分点云或删除部

46、分点云（噪点）或分割点云或删除部分点云（噪点）或分割点云在视图上绘圈选边界或在视图上绘圈选边界或选择系列有序曲线来定选择系列有序曲线来定义圈选边界义圈选边界设定提取出的是点设定提取出的是点/ /三角三角网格网格设定新得到的点云是圈设定新得到的点云是圈内内/ /圈外还是内外（两个圈外还是内外（两个点云）都是点云）都是保留原始点云，否则提保留原始点云，否则提取后原始点云被删除取后原始点云被删除操作范例：操作范例： 2-2 2-2 点云操作点云操作IMWIMW点云生成点云生成- -提取提取曲线框选点：曲线框选点：提取当前视图上由系列曲线组提取当前视图上由系列曲线组成的边界内的点云成的边界内的点云顺序

47、指定边界曲线顺序指定边界曲线盒体框选点：盒体框选点：提取盒体内的点云提取盒体内的点云指定两对角点坐标指定两对角点坐标或直接拖动角点或直接拖动角点点云相减：点云相减：从一笔点云中去从一笔点云中去除与另一笔点云重叠的部分，除与另一笔点云重叠的部分，常用于去除同一制件分批测常用于去除同一制件分批测量时点云的重叠部分量时点云的重叠部分B B点云各点以此值为半径点云各点以此值为半径作球，作球，A A点云中在任一球点云中在任一球内的点作为重叠点即被减内的点作为重叠点即被减除除操作范例：操作范例： 2-3 2-3 摩托车油箱摩托车油箱IMWIMW点云生成点云生成- -提取提取切片提取：切片提取：从点云中提取

48、具有相同宽度的带状点云从点云中提取具有相同宽度的带状点云切片法向切片法向切片数量切片数量切片起点切片起点基于曲率提取：基于曲率提取：提取曲提取曲率在指定范围内的点率在指定范围内的点常用来提取圆角线，要常用来提取圆角线，要求先计算点云曲率求先计算点云曲率操作范例：操作范例：2-4 提取点云提取点云以十字模式显示提取点以十字模式显示提取点拖动，动态显示提取范围拖动，动态显示提取范围IMWIMW点云生成点云生成- -提取提取将点云分解为将点云分解为XYZXYZ方向的扫描线点云方向的扫描线点云抽取扫描线：抽取扫描线：从扫描线点云中提取扫描线点从扫描线点云中提取扫描线点提取全部提取全部点选提取点选提取按

49、编号提取按编号提取扫描线编号扫描线编号操作范例：操作范例：2-4 提取点云提取点云依距离将点云分解依距离将点云分解若点与相邻点距离超过此阈若点与相邻点距离超过此阈值，则从原点云中分离出去值，则从原点云中分离出去IMWIMW点云编辑点云编辑- -三角形网格三角形网格三角形网格的修补三角形网格的修补主要是为了后续主要是为了后续RPRPIMWIMW点云编辑点云编辑- -方向方向IMWIMW点云评估与测量点云评估与测量- -点云评估点云评估点云曲率的计算与显示点云曲率的计算与显示便于模型观察及基于颜色特征点云提取便于模型观察及基于颜色特征点云提取应将点云网格化应将点云网格化各点曲率计算时考虑的各点曲率

50、计算时考虑的周边点的范围周边点的范围三角形网格曲率的计算与显示三角形网格曲率的计算与显示以不同的颜色显示点云的凸以不同的颜色显示点云的凸/ /凹，凹，便于合理规划点云分块构面便于合理规划点云分块构面凸凸/ /凹判定的半径阈值凹判定的半径阈值光顺因子，将噪点光顺后再曲率计算光顺因子，将噪点光顺后再曲率计算操作范例：操作范例：多曲面体模型多曲面体模型IMWIMW点云评估与测量点云评估与测量- -点云评估点云评估点云反射率的计算与显示点云反射率的计算与显示基于给定光源位置，计算点云的反射基于给定光源位置，计算点云的反射率来观察模型率来观察模型应将点云网格化，并使其法向一致应将点云网格化，并使其法向一

51、致光源的初始位光源的初始位置及偏移调整置及偏移调整色带数色带数基于颜色提取点云基于颜色提取点云操作范例：操作范例：多曲面体模型多曲面体模型IMWIMW点云评估与测量点云评估与测量- -点云评估点云评估直线度直线度：显示包围点云的最小柱体半径：显示包围点云的最小柱体半径平面度平面度：显示能包含点云的两平行平面间的最短距离：显示能包含点云的两平行平面间的最短距离圆度圆度：显示能包含点云的两同心圆的最小半径差：显示能包含点云的两同心圆的最小半径差圆柱度圆柱度：显示能包含点云的两同心圆柱的最小半径差：显示能包含点云的两同心圆柱的最小半径差同心度同心度：显示点云最佳拟合圆的圆心距指定点的偏差：显示点云最

52、佳拟合圆的圆心距指定点的偏差同轴度同轴度：显示点云最佳拟合柱体的轴距指定轴的偏差：显示点云最佳拟合柱体的轴距指定轴的偏差IMWIMW点云评估与测量点云评估与测量- -点云评估点云评估三角形网格质量校验三角形网格质量校验三角形网格模型是否满三角形网格模型是否满足足RPRP要求要求各切层封闭各切层封闭切层起始高度（切层起始高度（z z坐标）坐标）切层层厚切层层厚查找三角形网格查找三角形网格是否有自相交是否有自相交显示在显示在RPRP中需做支撑的中需做支撑的悬空区域悬空区域主要针对后续的主要针对后续的RPRP工艺工艺IMWIMW点云评估与测量点云评估与测量- -点云测量点云测量两点间距测量两点间距测

53、量IMWIMW点云评估与测量点云评估与测量- -点云测量点云测量三点连线角度测量三点连线角度测量两点矢量方向两点矢量方向三角形网格法向夹角三角形网格法向夹角IMWIMW点云处理点云处理上机上机u多曲面模型（多曲面模型（视频视频55min55min） 打开文件打开文件“1-start.imw”，查看点云信息，查看点云信息 点云精简点云精简 空间采样（距离空间采样（距离0.150.15或总数或总数5000050000） 文件另存文件另存“2-original_reduced.imw” 点云三角形网格化点云三角形网格化 相邻尺寸相邻尺寸0.50.5 文件另存文件另存“3-original_reduc

54、ed_polygonized.imw” 点云对齐点云对齐11自动对齐自动对齐+ +平移平移 自动对齐点云自动对齐点云 打开工作坐标系打开工作坐标系，查看点云位置状况，查看点云位置状况 平移点云，平移点云，使使XZXZ平面为其对称平面，平面为其对称平面，Z Z向最低点坐标为向最低点坐标为0 0 重置点云重置点云homehome位置（原始位置）位置（原始位置） 文件另存文件另存“4-aligned1.imw”IMWIMW点云处理点云处理上机上机u多曲面模型（多曲面模型（续续） 点云对齐点云对齐22基于特征对齐基于特征对齐 打开文件打开文件“3-original_reduced_polygonize

55、d.imw” 打开工作坐标系，在原点处创建直线（沿打开工作坐标系，在原点处创建直线（沿Y Y轴，一端点为原点轴，一端点为原点）、圆（）、圆（XYXY平面，圆心为原点）及平面（平面，圆心为原点）及平面（XYXY平面）平面） 视图对齐点云视图对齐点云，并将其，并将其绕横轴转绕横轴转-90-90 对点云作水平截面剖断对点云作水平截面剖断 提取截面点云两端的圆弧点提取截面点云两端的圆弧点 由两圆弧点云拟合两圆由两圆弧点云拟合两圆 捕捉两圆圆心构建直线捕捉两圆圆心构建直线 由两圆、直线及扫描点云由两圆、直线及扫描点云创建群组创建群组 基于特征对齐，将群组对齐到坐标原点处的对应特征基于特征对齐，将群组对齐

56、到坐标原点处的对应特征 解散群组，并删除辅助对齐特征解散群组，并删除辅助对齐特征IMWIMW点云处理点云处理上机上机u多曲面模型（多曲面模型（续续） 点云对齐点云对齐22基于特征对齐基于特征对齐 查看点云信息，找出去查看点云信息，找出去Z Z坐标最小值坐标最小值ZminZmin 以坐标（以坐标（0 0 Zmin0 0 Zmin）创建一点，并和点云创建群组）创建一点，并和点云创建群组 在坐标原点处创建一点在坐标原点处创建一点 基于特征对齐基于特征对齐 解散群组，并删除辅助对齐特征解散群组，并删除辅助对齐特征 （在此为什么不用移动点云操作）（在此为什么不用移动点云操作） 重置点云重置点云homeh

57、ome位置（原始位置）位置（原始位置） 文件另存文件另存“4- -aligned2.imw”IMWIMW点云处理点云处理上机上机u多曲面模型（多曲面模型（续续） 点云可视化评估点云可视化评估 调和三角形网格方向调和三角形网格方向 点云反射分析点云反射分析 移除点云颜色移除点云颜色 点云曲率分析点云曲率分析 基于颜色特征提取点云基于颜色特征提取点云 移除点云颜色移除点云颜色 新建层新建层 “Feature Data”并激活并激活 将刚提取的点云移到将刚提取的点云移到“Feature Data”层，隐藏该层，并设层，隐藏该层，并设为不可选为不可选IMWIMW点云处理点云处理上机上机u多曲面模型（多

58、曲面模型（续续） 三角形网格操作三角形网格操作 新建层新建层“Offsets”并激活，并激活，Scan层可见可选层可见可选 偏置三角形网格，得到偏置三角形网格，得到shell（壳）模型（壳）模型 移除长三角网格移除长三角网格 文件另存文件另存“5- -shell.imw” 构建点云剖断构建点云剖断 俯视图，做俯视图，做平行剖断平行剖断，起点位置为原点，截面数为，起点位置为原点，截面数为1（即剖（即剖断面为对称平面）断面为对称平面） 做做交互式剖断交互式剖断，通过三角孔洞的中心，水平剖断，通过三角孔洞的中心，水平剖断 侧视图，做交互式剖断，通过圆角下方，水平剖断侧视图，做交互式剖断，通过圆角下方

59、，水平剖断 隐藏壳模型，隐藏壳模型，多色彩显示点云多色彩显示点云 精简数据精简数据 通过通过弦偏差精简数据弦偏差精简数据（最大偏差（最大偏差0.2，最大跨度，最大跨度0.7） 文件另存为文件另存为“6-scan cloud.imw”第四讲第四讲 IMWIMW曲线生成、评估与编辑曲线生成、评估与编辑u曲线生成曲线生成 原理原理 创建创建 构建构建u曲线评估曲线评估 光顺性光顺性 连续性连续性 偏差偏差u曲线编辑曲线编辑 控制点控制点 参数控制参数控制 形状控制形状控制 光顺光顺 截断截断 曲线生成曲线生成原理原理u样条曲线样条曲线一种绘图工具，在没有一种绘图工具，在没有CADCAD的年代里，人们

60、就是使用这的年代里，人们就是使用这东西对飞机，轮船进行造型设计的。它是用明胶或别东西对飞机，轮船进行造型设计的。它是用明胶或别的材料做成的细长条，有弹性，容易弯曲。绘图时，的材料做成的细长条，有弹性，容易弯曲。绘图时，绘图员事先在图纸上画出一系列的控制点，然后使用绘图员事先在图纸上画出一系列的控制点，然后使用压铁，让样条通过或逼近这些压铁，让样条通过或逼近这些控制点控制点，最后沿着样条，最后沿着样条画出一条画出一条光滑曲线光滑曲线来。因为样条具有弹性和可弯曲性来。因为样条具有弹性和可弯曲性，所以它产生的曲线的曲率的变化是渐进的！，所以它产生的曲线的曲率的变化是渐进的！在计算机中也建立一种类似样条的工具来进行建