基于Geomagic Studio的逆向工程數(shù)據(jù)處理技巧

摘 要:基于Geomagic Studio系統(tǒng)環(huán)境，從對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，到對(duì)產(chǎn)品的的反求制作研究，詳細(xì)的介紹了產(chǎn)品的逆向工程中的各個(gè)環(huán)節(jié)，分析了在各個(gè)環(huán)節(jié)中遇到的問題，并提出解決問題方法。

關(guān)鍵詞:逆向工程 數(shù)據(jù)處理 技巧

中圖分類號(hào):TP311.13文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-098X(2011)11(c)-0073-01

1 逆向工程概述

逆向工程是逆向思維的一種工程實(shí)踐，廣義的逆向工程包括幾何形狀逆向、工藝逆向和材料逆向等諸多方面，是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。一般的逆向工程也稱幾何逆向，是指在沒有設(shè)計(jì)圖紙或者設(shè)計(jì)圖紙不完整的情況下，對(duì)產(chǎn)品的實(shí)物進(jìn)行測量、數(shù)據(jù)處理，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)造出產(chǎn)品的三維CAD模型，進(jìn)行再設(shè)計(jì)的過程。而傳統(tǒng)的產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)通常是從概念設(shè)計(jì)到樣圖，再制造出產(chǎn)品，我們稱之為正向工程(或順向工程)。

2 數(shù)據(jù)采集過程

數(shù)據(jù)采集是目的是形成一定的圖像數(shù)據(jù)，給后續(xù)的三維軟件處理提供初始的數(shù)據(jù)來源。而數(shù)據(jù)采集可以采用FARO手持式激光掃描設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，該設(shè)備配備了Laser ScanArm三維激光掃描臂和Laser Scanner激光掃描頭，可實(shí)現(xiàn)對(duì)模型表面點(diǎn)云數(shù)據(jù)的自由測量。

3 數(shù)據(jù)后期處理技巧

3.1 去除體外點(diǎn)

在掃描被測對(duì)象時(shí)，可能會(huì)無意中掃描到一些背景物體(如桌面、墻、固定裝置等)，即在對(duì)象周圍可能存在的體外點(diǎn)。Geomagic Studio可通過以下方法擦除這些體外點(diǎn):

(1)用選擇工具手動(dòng)移除，如矩形工具、橢圓工具、畫筆工具或套索工具，也可以按DEL(刪除鍵)進(jìn)行刪除。

(2)讓軟件自動(dòng)探測體外點(diǎn)。點(diǎn)擊編輯→選擇→與主體分離部分或點(diǎn)擊選擇不相連的項(xiàng)，改變分隔從中間到低，這樣系統(tǒng)會(huì)選擇在拐角處離主點(diǎn)云很近但不屬于它們一部分的點(diǎn)，即可刪除體外點(diǎn)。

(3)對(duì)于仍然存在的一些游離點(diǎn)，點(diǎn)擊編輯→選擇→體外點(diǎn)，改變敏感性到85左右，這樣會(huì)選中殘留的偏離點(diǎn)，然后確認(rèn)擦除。

3.2 去除噪音點(diǎn)

在掃描過程中，由于掃描設(shè)備輕微震動(dòng)、掃描校準(zhǔn)不精確等原因，有可能將一些噪音點(diǎn)引入數(shù)據(jù)中，表現(xiàn)為曲面對(duì)象粗糙、不均勻?？梢酝ㄟ^以下方法減少噪音點(diǎn):

(1)點(diǎn)擊點(diǎn)→減少噪音，選中自由格式形狀選項(xiàng)，如果被測對(duì)象有棱邊等特征，可用其他選項(xiàng);移動(dòng)平滑級(jí)別滑桿到無，表明不對(duì)對(duì)象應(yīng)用減噪功能，這樣做是為了檢查當(dāng)前對(duì)象是否需要減少噪音。

(2)改變平滑級(jí)別的改變程度，同時(shí)打開顯示偏差，定義預(yù)覽點(diǎn)為3000，代表被封裝和預(yù)覽點(diǎn)的數(shù)量。重復(fù)減少噪音點(diǎn)的步驟，直至滿意的數(shù)據(jù)狀態(tài)。

3.3 去除壓痕等不規(guī)則特征

利用去除特征命令可以快速去除對(duì)象上變形的特征，使用砂紙命令來交互式光順或松弛對(duì)象上的特征區(qū)域，該命令減少了先刪除選中的幾何形狀、再基于曲率填充空隙的步驟。壓痕不規(guī)則特征去除處理前后如圖1，處理后的模型光滑很多。

3.4 簡化和細(xì)化多邊形

后續(xù)的數(shù)據(jù)處理后需要精度很高的模型，要對(duì)模型進(jìn)行多邊形細(xì)化。簡化多邊形命令可以在曲率較小的區(qū)域減少三角片，而在曲率較大的區(qū)域保持三角片數(shù)量。

具體操作方法:點(diǎn)擊多邊形→簡化多邊形或點(diǎn)擊簡化多邊形圖標(biāo)。選中形狀保持選項(xiàng)，定義目標(biāo)三角形計(jì)數(shù)為45600，可將三角片數(shù)量減少到原來數(shù)量的30%左右，然后點(diǎn)擊應(yīng)用。簡化多邊形處理前后圖如圖2所示。

4 產(chǎn)品模擬加工

在Geomagic Studio軟件環(huán)境下，曲面擬合后模型保存為igs格式文件，導(dǎo)入到UG等三維軟件中，應(yīng)用一些具體的特征命令后，將修改后的文件導(dǎo)入到Mastercam等具有CAM加工模塊的軟件中，設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)，進(jìn)行模擬加工后生成符合加工要求的G代碼。

參考文獻(xiàn)

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