逆向工程与快速成型技术应用 第3版 习题及答案 陈雪芳

《逆向工程与快速成型技术应用（第3版）》参考答案项目一（Reverse“”CAD“”。CAD模型产品概念设计产品功能描述反求CAD模型数据采集产品/实物/模型正向CAD模型产品概念设计产品功能描述反求CAD模型数据采集产品/实物/模型图1-1正向设计与逆向设计工作流程)CADCAD）采用逆向工程技术的逆向设计与正向设计，见图1-1。1-3实物样件实物样件数据扫描接触式测量非接触式测量专用逆向软件：Imageware、Geomagic、RapidForm、Icem-Suf、数据处理三维模型重构专用CAD/CAM软件：Pro/ECimatron、I-Deas实物制造快速成型虚拟制造 模型后期制作2D图纸CNC加工快速制造硅橡胶制模电弧喷涂快速制模环氧树脂快速制模粉末金属浇注金属粉末激光烧结……模型展示光固化成型SLA分层实体制造LOM熔融沉积制造FDM选择性激光烧结SLS三维喷涂粘结3DP……CT扫描仪光栅照相式三维扫描仪激光三维扫描仪柔性关节臂测量仪三坐标测量机图1-3逆向工程工作流程及其系统框架项目二表面数据采集非接触式接触式光学式表面数据采集非接触式接触式光学式非光学式触发式连续式三结激角构光形光干计算机视图测量法测量法层切法超声波法涉MRICT图2-1各种采集方法的分类MRICT（2）被测量物体表面的颜色、外形对测量均无重要影响，且触发时死角较小，对光强无要求。（3）可直接测量圆、圆柱、圆锥、圆槽、球等几何特征，数据可输出到造型软件后期处理（4）配合检测软件，可直接对一些尺寸和角度及形位公差进行评价。接触式测量的缺点：（1）测量速度较慢，由于采用逐点测量，对于大型零件时间花费较长。（2）测头与工件接触会有摩擦，需要定期校准测头。（3）测量时需要有夹具和定位基准，有些特殊零件需要专门设计夹具固定。（4）需要对测头进行补偿，由于测量时得到的不是接触点的坐标值而是测头球心的坐标值，因此需要通过软件进行补偿，会有一定的误差。（5）在测量一些橡胶制品、油泥模型之类的产品时，测力会使被测物体表面发生变形从而产生误差，另外对零件本身也有损害。（6）测头触发的延迟及惯性，会给测量带来误差。非接触式扫描的优点(1)无须进行测头半径补偿。(2)测量速度快，不必逐点测量，测量面积大，数据较为完整。(3)可以直接测量材质较软以及不适合直接接触测量的物体，如橡胶、纸制品、工艺品、文物等。非接触式测量的缺点(1)大多数非接触式光学测头都是靠工件表面对光的反射接收数据的，因此对零件表面的反光程度、颜色等有较高要求，工件表面的明暗程度会影响测量的精度。(2)测量精度一般，特别是相对于接触式测头测量数据而言。(3)对于一些细节位置，如边界、缝隙、曲率变化较大的曲面容易丢失数据。(4)陡峭面不易测量，激光无法照射到的地方便无法测量。(5)受境线杂影响故声高噪信号处比困。2-3 在物体扫描前需做哪些前处理？答：（这里主要是指光学扫描）采用非接触光学扫描仪扫描，物体表面明暗程度会影详见书本p21.2-4 答：提高扫描数据的精度，可从以下几个方面考虑：（1）做好扫描前处理，使扫描件符合要求。（2）要对扫描设备定期进行维护保养，并做好标定等准备工作。（3）在扫描过程中要保持灯光的稳定、工作环境无噪音等。项目三?注册——采样——减少噪音——合并、封装，进入多边形阶段。多边形阶段：填充孔——平滑——修补——边界，然后进入精确曲面或参数化曲面阶段。精确曲面阶段：（1）自动构建：精确曲面——自动曲面化。（2）手动构建：精确曲面——轮廓线——曲面片——格栅——拟合。点阶段中减少噪音时,?平滑级别如何设置?答：自由曲面参数，对应的是比较光滑的、无锐边的模型。棱柱形参数对应的是有锐边的、对细小特征有要求的模型。平滑级别的设置，以保留原模型特征，且能起到减噪的效果为原则。多边形阶段填充孔一般有几种方法?每一种填充方法针对不同类型的孔,如何完成?答：填充孔有全部孔、部分孔、搭桥三种类型，可采用基于曲率、基于切线、平面三如果是填充全部孔的话，只需要用鼠标左键点击要填充的区域即可；若填充部分孔，松弛操作可以使模型表面平滑,如何控制松弛参数以获得效果比较好的多边形模型?答：松弛多边形操作的对话框如下，涉及到的参数有：（1）平滑级别：用于设置松弛之后多边形表面的平滑程度,一般不可以调到最大值,以防止多边形特征失真。（2）强度：设置松弛的程度。（3）曲率优先:表示在松弛数据的过程中将首先考虑曲率的光滑过渡,在高曲率区域会尽可能保留较多的三角形。（4）固定边界复选框：勾选该项,可使模型边界不会发生较大的变形。在松弛多边形的操作时，几个参数的组合，以能保持模型原特征，防止多边形特征失真为前提，使模型平滑。多边形阶段边界处理对整个模型的质量具有重要作用,如何设置各项参数得到理想的边界部分或者全部边界)?答：多边形阶段包含了创建、编辑边界两大功能。（1）编辑边界：可对整个边界和部分边界进行处理。编辑时，可通过设置控制点、张力等参数来执行编（2）松弛边界：松弛边界的操作与编辑边界基本相同。锐化处理过程中,如何将抽取的轮廓线编辑成理想的锐化效果?,同时它的轮廓线也是平面、柱面进行进一步拟合的边界线。其中曲线就??答：“用平面裁剪”对话框如下图。它是通过选择已有的参考平面或所构建的特征平而“投影边界到平面”则可以对整个边界、部分边界，通过定义平面、设置位置度，将边界线投影到该平面上。一般情况下，用平面裁剪是删除掉多余数据，而投影边界到平面则是扩展模型，对原模型进行数据的补充。?GM?总之，遇到这种情况，一定要耐心、细心，也要有信心。??答：若在拟合曲面时出现较大的偏差，则需要删除拟合曲面、然后对格栅进行编辑。移动面板处理时,?答：构建格栅类型的曲面片需要满足的条件是：由四个角点围成的区域，其对边的路径相等。项目四?CAD形。快速成型有什么特点?答：快速原型技术具有以下特点。（1）由CAD模型直接驱动CADCAM（2）制造任意复杂形状的三维实体（3）具有高柔性CAD（4）材料适用性好（5）成型速度快快速原型技术是并行工程中进行复杂原型和零件制作的有效手段。从产品CAD设计到原型件的加工完成只需几小时至几十小时，比传统的成型方法速度要快得多。CAD（6）良好的经济效益4-3所a）产品单价与复杂程度的关系b）产品单价与制造数量的关系图4-3快速成型与传统制造方法的产品单价比较（7）技术高集成化。CAD/CAM答：快速成型的工艺过程包括前处理、原型制造和后处理三个阶段。CADCADCAD3D（CAD（2）STLSTLSTLCAD（3）STL文件处理。STL文件处理包括模型的检验与修复、确定模型的尺寸、位置和（4）切005mm0016m。间2)答：Medellin-Castillo等人提出了一种快速成型技术的新的分类方法（图4-4）。就RP（开RP在现代产品设计中，设计手段日趋先进，计算机辅助设计使得产品设计快捷、直观，CAD项目五答：快速成型的三维模型数据来源主要有以下几方面：（1）正向设计的三维CAD模型数据（2）逆向工程数据CAD模型。（3）医学/体素数据（CT）（MRI）MimicsCTMRICADSTL答：STLCAD5-35-4STL文件格式的优点主要有：（1)数据格式简单，分层处理方便，与具体的CAD系统无关。（2)CAD（3)具有三维几何信息，而且是用面片表示，可直接作为有限元分析的网格。（4)RPRP（1)STL模型只是三维模型的近似描述，造成了一定的精度损失。（2)不含CAD拓扑关系。将CAD模型转换为STL模型后，丢失了零件材料、特征公差等属性信息。 图5-3STL模型 图5-4三角面（3)STL（4)易产生重叠面、孔洞、法向量和交叉面等错误及缺陷。STL文件格式的优点主要有：（1)数据格式简单，分层处理方便，与具体的CAD系统无关。（2)CAD（3)具有三维几何信息，而且是用面片表示，可直接作为有限元分析的网格。（4)RPRP（1)STL模型只是三维模型的近似描述，造成了一定的精度损失。（2)不含CAD拓扑关系。将CAD模型转换为STL模型后，丢失了零件材料、特征公差等属性信息。（3)STL（4)易产生重叠面、孔洞、法向量和交叉面等错误及缺陷。Gcode(1)支撑的强度和稳定性。(2)支撑的加工时间。(3)支撑的可去除性。（）在确定成型方向放置模型时一般遵循如下的“一要二不要”原则：(1)(2)不要头重脚轻。模型放置时，要尽量将体积大的一端朝下，避免头重脚轻致使模型在打印过程中倾倒。(3)(1)(2)尽可能降低零件分层方向的高度，以减少零件的制作时间。(3)