第2章逆向工程数据测量及处理

1、主要内容主要内容2-2 测量方法的分类及特点测量方法的分类及特点2-3 三坐标测量机三坐标测量机2-4 非接触光学测量设备非接触光学测量设备2-6 扫描数据点阶段处理技术扫描数据点阶段处理技术2-1 三维测量的作用和意义三维测量的作用和意义2-5 Geomagic Studio软件介绍软件介绍2-1 三维测量作用和意义三维测量作用和意义u复杂零部件的比例大u生产节奏的加快uCAD模型的数控加工u加工精度不断提高u实现逆向工程的需要传统的测量工具及手段传统的测量工具及手段已不能满足要求已不能满足要求呼唤三维检测技术，新一呼唤三维检测技术，新一代测量设备的诞生代测量设备的诞生表面数据测量表面数据测

2、量非接触式非接触式接触式接触式光学式光学式非光学式非光学式触发式触发式机械手臂机械手臂 三三 角角 形形 法法 结结 构构 光光 法法 激激 光光 干干 涉涉 法法 计算机视图法计算机视图法 CT测量法测量法 MRI测量法测量法 层切法层切法 超声波法超声波法2-2 测量方法的分类及特点测量方法的分类及特点首首 页页下一节下一节设设 备备方方 法法优优 点点缺缺 点点三坐标测量机三坐标测量机接触式接触式光学扫描仪光学扫描仪非接触式非接触式断层扫描仪断层扫描仪非接触非接触破坏破坏工业工业CT测量机测量机非接触非接触不破坏不破坏速度慢；需半径补偿；速度慢；需半径补偿；接触力大小影响测量接触力大小影

3、响测量值；接触力造成工件值；接触力造成工件及探头表面磨损及探头表面磨损精度一般；陡峭面不精度一般；陡峭面不易测量，激光无法照易测量，激光无法照射到的地方便无法测射到的地方便无法测量；工件表面明暗程量；工件表面明暗程度会影响测量的精度度会影响测量的精度要破坏被测物体要破坏被测物体测量精度很低，一般测量精度很低，一般在在0.lmm数量级；设数量级；设备价格昂贵备价格昂贵精确度高；可直精确度高；可直接测量工件的特接测量工件的特定几何特性定几何特性速度快；不必做探速度快；不必做探头半径补偿；无接头半径补偿；无接触力，不伤害精密触力，不伤害精密表面，可测量柔软表面，可测量柔软工件等工件等测量具有内腔及其

4、测量具有内腔及其他可测量性较差样他可测量性较差样件件物体内部结构与外物体内部结构与外形轮廓的测量形轮廓的测量1956年，英国Ferranti公司开发了第一台三坐标测量机世界上第一个世界上第一个 触发测头触发测头2-3 三坐标测量机三坐标测量机三坐标测量机的发展三坐标测量机的发展首首 页页下一节下一节1992年全球拥有三坐标测量机46100台，年销售增长率7%-25%左右。我国三坐标测量机生产始于20世纪70年代，年增长率20%以上。发达国家拥有量高，在欧美、日韩每6-7台机床配备一台三坐标测量机。目前，三坐标测量机被广泛应用在汽车、航天、航空 、家电、电子、模具等制造领域。 三坐标测量机的基本

5、组成三坐标测量机的基本组成一般由主机（包括光栅尺）、电气系统和测头组成。除硬件外，软件也是测量机的重要组成部分。三三坐坐标标测测量量机机的的类类型型移动桥式固定桥式龙门式悬臂式L型桥式将被测物体置于三坐标机的测量空间，可获得被测物体上各测量点的坐标位置，根据这些点的空间坐标值，经计算可求出被测得几何尺寸、形状和位置。非接触扫描仪VIVID 9102-4 非接触光学测量设备非接触光学测量设备非接触扫描仪ZScanner 700 快捷 便于使用 多功能性 实用非接触扫描仪OKIO-I /II /VOKIO-SCImageWare Surfacer、Geomagic Studio、 Mimics、P

6、araform、 Quick Shape、Copy CAD、Surface Reconstruction、DigiSurf、Surface Studio等等 Geomagic Studio软件主要应用于消费品、软件主要应用于消费品、玩具及其非工业成品（如医学方面、文物和艺玩具及其非工业成品（如医学方面、文物和艺术品保存）方面。术品保存）方面。Geomagic Studio由美国 Raindrop 公司出品的逆向工程和三维检测软件， 可轻易地从扫描所得的点云数据，创建出完美的多边形模型和网格，并可自动转换为 NURBS 曲面。除了Imageware以外应用最为广泛的逆向工程软件。 Geomagi

7、c Studio软件功能软件功能 输出匹配的输出匹配的文件格式文件格式(IGS(IGS、STLSTL等等) )自动将点云自动将点云数据转换为数据转换为多边形多边形快速减少快速减少多边形数目多边形数目(Decimate)(Decimate)曲面分析曲面分析( (公差分析等公差分析等) )把多边形把多边形转换为曲面转换为曲面主要功能主要功能 工作流程工作流程扫描对齐 扫描整理噪音减小采样基于曲率的孔填充多边形编辑边界修补特征构建特征识别特征线选取边界构建面片组织目标目标组合扫描光滑数据目标目标光滑曲面整理边界目标目标规则化形状调整3D扫描点阶段点阶段多边形阶段多边形阶段成形阶段成形阶段CAD/CA

8、M/CAE 三阶段法三阶段法1 Geomagic Studio模块简介模块简介基基 础础 模模 块块点点 处处 理理 模模 块块多边形处理模块多边形处理模块形形 状状 模模 块块Fashion模块模块参数转换模块参数转换模块将定义的曲面数据发送到其他将定义的曲面数据发送到其他CAD软件中进行参数化修改软件中进行参数化修改定义曲面特征类型、探测轮廓定义曲面特征类型、探测轮廓线、创建线、创建NURBS曲面曲面拟合曲面、探测轮廓线、构建拟合曲面、探测轮廓线、构建曲面片、构造栅格、松弛等曲面片、构造栅格、松弛等表面光顺、细化、简化、加厚表面光顺、细化、简化、加厚、抽壳、浮雕、创建边界等、抽壳、浮雕、创

9、建边界等对导入的数据进行预处理，删对导入的数据进行预处理，删除噪点、采样、合并、封装除噪点、采样、合并、封装提供基础的操作环境，包括文提供基础的操作环境，包括文件保存、显示控制、数据结构件保存、显示控制、数据结构六大模块六大模块lGeomagic Studio 特点特点： 确保完美无缺的多边形和 NURBS 模型 。 处理复杂形状或自由曲面形状时，生产率比传统 CAD 软件提高十倍。 自动化特征和简化的工作流程可缩短培训时间，并使用户可以免于执行单调乏味、劳动强度大的任务。 可与所有主要的三维扫描设备和 CAD/CAM 软件进行集成。 能够作为一个独立的应用程序运用于快速制造，或者作为对 CA

10、D 软件的补充。 世界各地有 3000 人以上的专业人士使用 Geomagic 技术定制产品、 促使流程自动化以及提高生产能力。视窗视窗工具条工具条计时器计时器信息面板信息面板管理器面板管理器面板菜单栏菜单栏状态文本状态文本用用 户户 界界 面面MB3：子菜单：子菜单 MB3 +Ctrl：旋转：旋转 MB3 + Alt：移动：移动 MB3 +Shift：放大或：放大或缩小缩小滚轮：缩放滚轮：缩放MB2：旋转：旋转MB2 +Ctrl：激活多个对：激活多个对象象 MB2 + Alt：平移：平移 MB2 +Shift +Ctrl ：移动：移动模型模型MB1：选择：选择 MB1+Ctrl：放弃选择：放

11、弃选择MB1+Alt：调整光源的入射角度和：调整光源的入射角度和亮度亮度MB1+Shift：设置激活模型：设置激活模型鼠标控制鼠标控制 一、点云编辑：一、点云编辑：目的：目的：Geomagic Studio 点阶段是从硬件设备点阶段是从硬件设备获得点云后进行一系列的技术处理，在保留几获得点云后进行一系列的技术处理，在保留几何形状的同时，用各种取样命令来降低点数，何形状的同时，用各种取样命令来降低点数，从而得到一个完整而理想的点云数据。从而得到一个完整而理想的点云数据。二、扫描数据注册二、扫描数据注册 & 合并合并目的：对于同一个对象的多视图扫描数据，通过使目的：对于同一个对象的多视图扫描数据，通过使用用“手动注册手动注册” (Manual Registration）和）和“全局全局注册注册” (Global Registration)技术进行对齐操作，技术进行对齐操作，将多个扫描数据注册成一个完整的数据模型。将多个扫描数据注册成一个完整的数据模型。 点阶段主要操作命令，点阶段主要操作命令，在菜单在菜单点点下下也可单击工具栏命令也可单击工具栏命令选择