《逆向工程与三维检测（学生用书）》 习题答案 项目1-5 逆向工程概述-三维检测与偏差分析

11全国技工院校3D打印技术应用专业（中/高级技能层级）逆向工程与三维检测（学生用书）参考答案中国劳动社会保障出版社22目 录项目一逆向工程概述 1任务1认识逆向工程 1任务2了解逆向工程的行业应用 2任务3认知逆向工程的岗位要求 3项目二 实体数字化 5任务1结构光光栅三维扫描系统的安装 5任务2结构光光栅三维扫描系统的设置与标定 6任务3雕塑花瓶的三维数字化 7任务4汽车发动机盖的三维数字化 10任务5铸造端盖的三维数字化 11任务6陶俑的三维数字化 13项目三 点云数据处理 15任务1雕塑花瓶的数据处理 15任务2陶俑的数据处理与像素化创新 16项目四逆向重构与二次创新设计 18任务1榨汁机盖逆向重构 18任务2汽车发动机盖的二次创新设计 20任务3铸造端盖的逆向重构 22项目五 三维检测与偏差分析 24任务1铸造端盖的重构偏差分析 24任务2铸造端盖的几何偏差检测 25任务3钣金零件的制造偏差分析 27任务4马蹄零件的制造偏差检测 28PAGEPAGE10项目一 逆向工程概述任务1 认识逆向工程资讯学习1.答：正向工程（ForwardEngineering）是指根据客户的需求信息，提出产2.答：逆向工程（ReverseEngineering，RE）也叫反向工程，是指通3.航空航天 汽车工业4.实物 软件 影像 实物5.实体数字化扫描 数据处理 逆向重构6.精度 效率7.接触式 非接触式8.（1）B （2）A （3）C复习巩固一、填空题1.三维数字模型 模型2.实体数字化 数据处理 逆向重构 纹理重构3.GeomagicWrap数据处理软件 GeomagicDesignX混合设计软件CATIACORE（ProE）二、选择题1.C 2.B 3.D三、判断题1.× 2.√ 3.√四、简答题1．答：由逆向工程的概念可知：逆向工程是指通过技术方法对从公开渠道2.答：3D打印技术是数字制造技术的典型代表，其整个制造流程的基础就技术是3D3D任务2 了解逆向工程的行业应用资讯学习1.三维数字化扫描 数字模型2.文化遗产数字化 艺术雕塑 三维 模具 数字化3.（1）CAD（2）步骤工作内容新车设计以一辆旧车为基础，开始实现新车设计三维扫描对车架进行三维扫描，制作1：4模型油泥模型检验用油泥进行设计修改，扫描1：4模型扫描模型、修改设计用扫描数据制作1：1模型，进行细节修改和终稿扫描投入生产用终稿数据进行模具设计、样车生产和上路测试（3）答：对于汽车工业，一辆新的车型的开发往往经历概念设计、方案评复习巩固一、填空题1.数字化展示 展览级复制品制作 虚拟修复2.运输安防3.不等比例4.细节 渲染 变形5.数字化扫描 逆向重构二、选择题1.C 2.C三、判断题1.√ 2.√ 3.× 4.√ 5.×四、简答题1.2.答：根据自己的理解作答即可，具体答题没有标准。3.答：根据自己的理解作答即可，具体答题没有标准。任务3认知逆向工程的岗位要求资讯学习1.三维数字化 逆向重构 二次创新设计2.3.4.在前期逆向重构数字模型基础上，根据产品性能等需要对其进行更合理、更科学的二次创新设计。5.使用三维检测专业软件对工件的原始设计数据和待测实体的三维数据进复习巩固一、填空题1.已有实物2.实体的三维点云 面片二、选择题（多选）1.ABCD 2.AB三、判断题1.√ 2.×四、简答题1．答：建议结合专业方向、区域产业和自己的期望来谈，具体答案没有标准。2．答：根据自己的理解作答即可，具体答题没有标准。项目二 实体数字化任务1 结构光光栅三维扫描系统的安装资讯学习1.2.3.答：（1）云台的安装:将两个把手分别以顺时针方向旋转并固定；（2）快装板的安装：将测量头翻转放置到软质平台上，将快装板相机螺钉对准测量头螺纹孔，调整快装板方向与测量头边缘平行，拧紧相机螺钉即可。（3）云台与三脚架的安装：将云台安装到三脚架上时，首先锁紧各个把手（4）测量头的安装：云台与三脚架安装固定好并将三脚架支稳后，拿出已4.答：a)图是XTOM主程序安装；b)图是工业相机驱动安装过程；c)图是加密锁驱动安装过程。5.答：软件卸载是在控制面板中完成的。复习巩固一、填空题1.光栅投影装置 待测物体 解码和相位计算 立体匹配 三角测量2.快装板 三维云台 三脚架二、选择题1.C三、判断题1.× 2.√ 3.√ 4.×四、简答题1.连接电缆、图形工作站及扫描控制软件等。2.答：照相机会使用，另外许多检测设备也会用到三脚架和快装板。3.XTOMwindows系统的控制面板找到XTOM系统程序进行卸载。4.答：HDMI为高清输入接口，可同时传送音频和影音信号。DVI为模拟数据接口，只传输画面图形信号，但不传输音频信号。DPDisplayPort⼀种高清晰音视频流的传输接口，适用于更高带宽、多数据流传输接口。VGA是视频图形矩阵接口，呈针孔状。任务2 结构光光栅三维扫描系统的设置与标定资讯学习1.2.3.答：通过移动三脚架、调整云台，使测量头投射的蓝色画面正对标定板，使用卷尺按照教材图2-27所示的方法调整测量头到标定板前端的距离为630mm。为了方便用户在不同幅面下快速确定测量的标准距离，本系统还带有激光辅助定4.5.答：开始标定时，标定板应该先放置在支架的1号槽位中；将标定板箭头朝上标定的操作总共是15步标定。复习巩固一、填空题1.系统附带的USB加密锁2.新建大幅面工程，新建小幅面工程二、选择题1.B 2.B三、判断题1.√ 2.√ 3.× 4.√ 5.√四、简答题答：出现以下情况需要标定：（1）软件或测量头新安装、重新安装后；（2）测量头发生大幅度振动时；（3）无法进行扫描操作时；（4）测量环境温度显著变化后；（5）进行测量头幅面切换后。任务3雕塑花瓶的三维数字化资讯学习1.答：（1）XTOM三维扫描设备一套；（2）非编码标志点1卷；（3）旋转工作台一个。2.答：粘贴标志点有以下几点注意事项：（1）标志点要粘贴牢固，不要翘起，尽量贴在平坦的表面上；（2）标志点粘贴不要过多，保证每次扫描至少有三个和上一幅重合，至少有一个新识别的点；（3）标志点不能规律粘贴，不能在一条直线上；（4）标志点应分散在被扫描实物表面的不同地方，不能只在某个区域集中粘贴；（5）标志点不能粘贴在重要特征上或者边缘轮廓上，如图2-38所示。3.答：扫描操作的主要步骤有以下几点：XTOMXTOM界面；第四步：开始扫描。点击扫描按开始扫描；第五步：旋转工作台继续扫描；第六步：完成扫描。重复上述步骤，直至花瓶360°扫描完成；第八步：封装点云。点击扫描菜单中的封装工，对以上扫描点云进行合并、封装。4.2-46所示的快捷菜单中，选STL保存类型，然后点击【保存】按钮即可。复习巩固一、填空题1.XTOM三维扫描设备1套 非编码标志点1卷 旋转工作台1个2.空格二、选择题1.B 2.C三、判断题1.√ 2.× 3.√ 4.√四、简答题1.答：当零件表面透明或者高反光时，需要着色喷涂。2.答：非编码标志点的粘贴要求如下：（1）标志点要粘贴牢固，不要翘起，尽量贴在平坦的表面上；（2）标志点粘贴不要过多，保证每次扫描至少有三个和上一幅重合，至少有一个新识别的点；（3）标志点不能规律粘贴，不能在一条直线上；（4）标志点应分散在被扫描实物表面的不同地方，不能只在某个区域集中粘贴；（5）标志点不能粘贴在重要特征上或者边缘轮廓上。3.XTOMXTOMXTOM界面。第四步：开始扫描。点击扫描按开始扫描。XTOM按钮也可按【空格】键，进行第二次扫描。第六步：完成扫描。重复上述步骤，直至物体360°扫描完成。4.任务4 汽车发动机盖的三维数字化资讯学习1.工业近景摄影211盒。2.答：需要准备高反光面着色、标志点粘贴及标尺摆放、XTDP3.445°164.答：系统软件操作主界面除了上面的菜单栏、工具栏、下面的状态栏外，中间的主显示部分共分为六个区域：工程区、3D视图区、信息区、2D图片区、计算结果显示区、物体点属性区。进入“标志点参数设置”对话框，在预定义标志点选项栏内选择“[黑底白点][105.复习巩固一、填空题1.系统测量软件 编码参考点 非编码参考点 专业数码相机 高精度定标尺 高性能电脑 存储媒介2.垂直向下拍摄 水平拍摄3.XTOM系统操作二、选择题1.B 2.B 3.C三、判断题1.√ 2.√ 3.×四、简答题1.2.2-5摄影测量相机参数进行设置。3.4.任务5 铸造端盖的三维数字化资讯学习1.3d扫描仪反射器的几率大大降低，导致3d扫描仪只能捕获一小部分反射光束。2.3.答：首先将USB3.0TYPEA端连接至工作站的USB3.0接口，USB3.0TYPEB4.加密锁5.6.解析度/分辨率 曝光/快门7.8.9．点云 网格 工程复习巩固一、填空题1．扫描仪电源 标定板 扫描仪 磁性编码点 连接线缆 加密锁 标志点2．解析度/分辨率 曝光/快门3．俯仰二、选择题1.B 2.C三、判断题1.√ 2.√ 3.√ 4.×四、简答题1.答：手持式扫描仪与XTOM三维面扫描仪最大的区别是可以根据需求进行移动。扫描仪设计在使用方面,充分考虑人的手持习惯,手柄结构易于把握,表面波浪条纹设计增加了摩擦力,不易脱落;柔和的触感提高了手持的舒适度,圆弧角曲面设计增加了产品的亲和力,非常符合人体工程学,并使用轻型环保材质,有效减轻了用户长时间手持操作带来的疲劳感,使用舒适自然.2.任务6 陶俑的三维数字化资讯学习1.2.答：安装软件加密锁驱动——连接设备安装驱动——导入设备参数。3.答：设备参数只在第一次连接设备或更换设备时导入。驱动安装完成后，重新启动软件在软件主界面中点【导入设备参数文件按在弹出的如教2-89U—GScan****.data文件，然后点击该对话框的【打开】按钮即可完成设备参数导入。4.5.答：扫描工件的具体步骤如下：第一步，扫描模式设置。第二步，预览扫描。适应后按扫描仪上的开始按开始扫描。第四步，数据预处理——表面优化。第五步，数据预处理——纹理贴图。6.表面优化 纹理贴图7.OBJ三维模型 PNG纹理贴图 MTL贴图连接。复习巩固一、填空题1.电源，连接电缆，扫描仪，标定板，适配器，加密锁2.表面颜色，文物保护3.纹理贴图。二、判断题1.√ 2.× 3.√三、技能题1.答：略。2.答：此题根据实际情况作答。项目三 点云数据处理任务1雕塑花瓶的数据处理资讯学习1.答：在出现的插件安装对话中，点击【安装】按钮开始安装软件必须的C++程序包和CATIA转换程序。2./显示选项//引导页面、进度条等。3.答：点击“点”工具栏中的着色按选选项，雕塑花瓶的三维点云被显示为软件默认的浅绿色。4.删除非连接平滑处理。为了避免放大后数据出现多边形效应，可以不对点云进行采样处理。5.答：坐标对齐的三个主要操作步骤为：1）拟合平面特征；2）拟合直线特征；3）对齐坐标系。6.答：点击菜单栏中的“工具”，在出现的“工具”工具栏中点击“修改”栏中按钮在出现的如图3-37所示“缩放模型对话框中比例因子输入10，然后点按钮，完成放大10倍的比例调整。7.Wrap软件的开始按在弹出的菜单中选“另存为选项即可开始保存STL数据。保存STL（binary）文件（*.stl）类型。复习巩固一、填空题1.视图，选择，工具，对齐，分析，特征，曲线2.模型管理3.减少噪声，数据采样二、判断题1.√ 2.√ 3.× 4.×三、简答题1.整性，并且会影响点云的特征完整性。2.答：扫描石膏人像点云处理的一般操作步骤是：数据导入——采样处理——点云着色——光顺处理——减少噪声——点云封装——破洞处理——光顺修复。任务2 陶俑的数据处理与像素化创新资讯学习1．答：导入的是STL数据文件。2．312手动对齐操作中,注意选取的公共特征点需要考虑全局、不能在一个侧面。据合并的主要操作步骤点击多边形菜单联合栏中的合并工，在左侧出现的合并对话框中设置栏点选取消全局注设置然后点击对话框上方的【确定】按钮即可开始多阶段数据的合并。动检测和修复三步操作。数据修复完成后，应输出STL格式文件。5．答：根据客户要求最终数据同时要具备三维模型和表面颜色信息所以需要生成纹理点“工具菜单颜色栏中的生成纹理工在出现“生成纹理贴图”对话框的分辨率栏中，选择最大纹理尺寸为4096×4096，然后将纹理面输出文件的格式为图像文件。6．答：设置比例因子为0.125。数据表面有孔洞、缺失不能进行打印。7．答：数字化展示模型往往需要数据体积小、纹理精度高，选择曲率优先防止细节特在过度简化变形。8．答：数据网格面片会出现曲率变化。复习巩固一、填空题1.软件计算时间 数据表面的凸起产生2.数据简化和生成纹理二、判断题1.√ 2.√ 3.×三、简答题1.2.答：（1）当被测零件尺寸大、精度要求高时，则应该考虑使用摄影测量系统进行整体标志点扫描，再进行分段扫描，避免软件停止响应等问题出现。（2）分段扫描时候应注意保持有三个公共标志点以上。3.答：在进行手动拼接时，通过对视图的缩放、旋转操作，找到至少3个阶124.项目四 逆向重构与二次创新设计任务1 榨汁机盖逆向重构资讯学习1.答：GeomagicDesignX3DCAD市场常见的计算机辅助设计软件（包括SiemensNX，Solidworks，AutodeskInventor，PTCCreoSolidEdge）兼容。启动软件主要有一下两种方式：1windows→3DSystems→GeomagicDesignX64→GeomagicDesignX642）左键双击windows系统桌面的快捷图标,开始运行。2.（stl4-1-34-1-43.STLGeomagicDesignXCAD4.（CAD/转换。5.006.答：第一步：旋转拉伸主体；第二步：拉伸、圆形阵列六组长方体卡扣；第三步：拉伸、圆形阵列十二个内部筋板；第四步：所有重构特征布尔运算；第五步：添加圆角、倒角、拔模角度等附加特征。7.注塑成形 注塑口8.分模线 拔模斜度 拔模复习巩固一、填空题1.自动分割2.3-2-2 X-Y-Z3.合并 切割 相交二、判断题1.× 2.√ 3.×三、简答题1.2.3-2-1X-Y-Z3.答：逆向重构基本流程为：数据导入—领域组分割—坐标对齐—草图与（——完成模型CAD数据的导出/转换。4.答：（1）提高扫描数据的坐标系和世界坐标系相统一精确度；（2）面片草图截取准确；（3）特征建模中尽量以面片作为方向方法。四、技能题答：略。任务2 汽车发动机盖的二次创新设计资讯学习1．答：发动机盖所起的作用主要有：（1）保护发动机：发动机舱内都是汽车各重要的组成部件，发动机舱盖起到了对这些零部件的防护；（2）防止意外的发生：发动机在长期的高温高压易燃的环境下运转，难免（3）美观作用：发动机舱盖作为汽车的重要组成部分，其设计直接提升了102．答：汽车发动机盖的制造过程为：设计三维模型—制作模具—在生产过程中通过片料计量裁割—原材料铺放—热压成型—半成品脱模—冷却定型与毛胚处理—发动机盖成品。3．答：实物贴点—显像喷粉—三维扫描—数据处理—导入软件—领域划分—曲线拉伸—曲面拟合—模型重构—偏差分析—完成逆向。4．答：从引擎盖多边形数据中我们可以发现，在引擎盖上有一些非设计制5．答：按住键盘上的【Ctrl】键，用鼠标左键一次点选自动生成的小领域然后点击领域编辑栏中的合并工将选中的领域进行合并。6．答：追加平面的目的是为了下一步的坐标对齐。追加平面方法有平面偏移，点、直线、变换、平均、相切、正交、镜像等。7．答：二次创新的目的在于提升产品的质量和市场竞争力，这个过程是一二次创新的方法主要有：(1)在已有技术的根底上进行再创新。(2)集成创新。(3)渐进式创新。(4)工艺创新。（2）形状优化创新是一种对现有零部件的形状和位置进行优化的技术，适合于详细设计阶段。（3）结构优化创新是一种具有创新性的概念设计技术，在产品设计的最初阶段，设计人员确定设计空间、设计目标、设计约束和制造工艺约束等。9．答：同学们可以通过尺寸和形貌方向去对机盖进行优化设计，一方面提升汽车机盖的美观，二方面提升冲压的生产效率。复习巩固一、填空题1.参考平面截取曲线 曲面 曲面切割2.划面 铺面 成体二、选择题1.A 2.D三、判断题1.√ 2.√四、简答题（2）在划分领域后会存在一些因扫描而产生的缺陷区域。（3）划分领域后由于曲率的不同还会存在一些曲率变化较大的区域需要对这些区域进行光顺处理。3.答：因为机盖的曲面符合对称原则，可以采用镜像功能来镜像另外一半，提高逆向效率。4.答：（1）剪切两曲面一定要产生相交。（2）剪切两曲面曲率一定不能扭曲。（3）曲面之间不能重复相交，且应该延伸一定长度。5．答：赋厚曲面之后变成了体，赋厚之前倒圆角有可能会导致圆角扭曲。6．答：还可以从材料、尺寸、外观以及轻量化的设计上去创新。四、技能题答：略。任务3铸造端盖的逆向重构资讯学习1.成形方式原理加工流程铸造铸造是将熔融金属浇注到铸型型腔中，待其凝固后而得到具有一定形状、尺寸和性能的零件毛坯的方法。大批量生产(举例)：铸造毛坯—时效—加工主要平面和工艺定位孔—二次时效—粗加工各平面上的孔—攻螺纹、去毛刺—精加工各平面上的孔。2．答：拔模斜度与塑件的性质、收缩率、摩擦因数、塑件壁厚和几何形状紧型芯的力大，脱模斜度也应取大些。本任务统一选择拔模角度为2°～4°均可。也可在产品设计阶段不考虑拔模斜度，在模具设计阶段再考虑。3．答：铸造时常将铸件各表面相交处做成圆角的目的为：为防止铸件浇注时转角处的落砂现象和避免铸件冷却时产生裂纹或缩孔。4．扩孔 精加工平面 精加工孔5．钻孔 扩孔 铰孔6．答：逆向重构铸造端盖的主要步骤为：消减数据—领域划分—对齐坐标系—重构基础壳体—重构端盖外侧特征—重构端盖内侧特征及附加特征—体偏差检查—导出St(e)p文件。复习巩固一、填空题1.铸件2.CATIA NX CATIA二、简答题1.有助于最后得到的重构结果与原始数据的偏差小。2.项目五 三维检测与偏差分析任务1铸造端盖的重构偏差分析资讯学习1．答：该软件界面由菜单栏、工具栏、快捷工具、用户配置菜单、属性/显示栏、模型管理器/帮助栏。“导入”图标位于工具栏。（铸造端盖的扫描数据（重构完成的端盖数据）STP。GeomagicControl4．3D一阶段。5．答：从软件界面右侧的偏差颜色面板可以看出有红、绿、蓝三种颜色。6．答：2D3D：3D2D2D2D2D2D7．3D2D（1）创建分析报告：选择好模板（页面大小）和结果数据，填写必要的报告摘要信息；（3）输出报告：选择需要的输出报告格式完成输出偏差分析报告。复习巩固一、填空题1.重构完成的CAD模型 原始点云数据2.3D和2D 重构精度要求二、选择题1.C 2.A 3.B三、判断题1.√ 2.√ 3.√ 4.× 5.×四、简答题1.答：偏差分析的一般步骤为：导入参考数据和测试数据—对齐参考数据和测试数据—添加3D比较—添加2D比较—生成偏差分析报告。2.任务2铸造端盖的几何偏差检测资讯学习1.基准数据和加工数据—基准对齐—设置基准—位置度检测—平面度检测—圆度3D—2D2.（参考数据3.上部的【OK】按完成基准对齐。4.XYZ5.5-2-36.2D17.复习巩固一、填空题1.轴承安装孔 底部边缘平面2.中间竖孔中心 上部横向孔端面二、选择题（多选）1.ABCD 2.ABCD三、判断题1.√ 2.× 3.√任务3钣金零件的制造偏差分析资讯学习1.答：第一步，导入参考数据和测试数据。第二步初始对齐点击初始菜单对齐栏中的初始对齐工在出现的初始对齐对话框中直接点击【OK】按完成初始对齐。123点击RPS对话框上【OK按完成RPS对齐。2．答：有专家、基本、操作人员三种模式。本任务选择专家模式，专家模式比基本模式多了很多高级功能。3.RPSRPS4.RPS第三步，计算偏差；第四步，偏差细节观察；第五步，指定位置偏差信息显示。第六步，完成边界偏差分析。5.答：第一步，定义参考截面和生产方法；第二步，单独调节参考截面位置；第三步，显示偏差标签设置。复习巩固一、填空题1.R