基于Geomagic wrap和DesignX減速器箱體逆向設計

靳峰峰 屈科科 唐光胤 馬驪隆

摘?要：減速器箱體結構復雜，不便測量，適合使用逆向設計獲取箱體三維模型。運用三維掃描儀獲取箱體點云數據，運用wrap對點云進行處理并封裝三角面片，運用DesignX對三角面片進行逆向建模，并與原始點云比對，獲取箱體三維模型。

關鍵詞：減速器箱體;逆向設計;數據采集;DesignX

中圖分類號：TH132文獻標識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2020.06.008

Reducer Cylinders Reverse Design Based on Geomagic Wrap and DesignX

Jin Fengfeng，Qu Keke，Tang Guangyin，Ma Lilong

（Jiyuan Vocational and Technical College， Jiyuan 459000，China）

Abstract：The reducer cylinder structure was complex and measured inconveniently .?It was suitable to use the reverse design to obtain the three-dimensional model of the cylinder.?It was got 3D model by theprocess： Used a 3D scanner to obtain the point cloud data of the cylinder， used wrap to process the point cloud and encapsulate the triangle patch， used DesignX to reverse model the triangle triangle patch， and compared with the original point cloud to obtain the 3D model of the cylinder block.

Keywords：reducer cylinder; reverse design; data acquisition; DesignX

0?引言

逆向設計是指從實物上采集大量的三維坐標點，并由此建立該物體的幾何模型，進而開發出同類產品的先進技術。逆向設計與一般的設計制造過程相反，是先有實物后有模型。減速器在現代機械中應用極為廣泛，常用于原動件與工作機之間減速傳動，起到匹配轉速和傳遞轉矩的作用。減速器箱體結構復雜，曲面較多，用普通測量工具測量難度比較大，適合用逆向設計的方法獲取三維模型。

1?點云數據獲取

1.1?噴顯像劑

掃描儀接受反射光比較敏感，因此對于表面反光太高、太低、透明、黑色等表面需要進行噴涂顯影劑處理。減速器剛體表面為黃色油漆，光滑處可能會反射光線，影響正常的掃描效果，因此應噴涂一層顯像劑。

1.2?粘貼標志點

標志點粘貼注意：

（1）標志點盡量粘貼在平面區域或者曲率較小的曲面，避開特征多的位置。

（2）標志點不要粘貼在一條直線上，且不能對稱粘貼。公共標志點至少為3個，標志點應使相機在盡可能多的角度識別。

（3）粘貼標志點要保證掃描策略的順利實施，根據工件的長、寬、高合理分布（如圖1）。

1.3?獲取點云數據

運用掃描儀對處理好的箱體分塊掃描，獲取必要的特征，并對點云數據進行拼接，使點云數據成為一幅完整的點云。

2?點云數據處理

無論使用何種三維激光測量方式，都不可避免產生大量的點云噪聲。點云噪聲是各種因素綜合作用的結果，根據點云噪聲產生，大體上可以分為四類：（1）被測目標模型的自身屬性;（2）測量儀器的系統誤差;（3）偶然因素或其他不可抗因素;（4）點云拼接產生的誤差。必須對掃描來的點云數據進行降噪濾波處理，去除掃描場景中的無關點云。

2.1?雜點刪除

Geomagic Wrap軟件導入箱體零件點云數據，手動對其進行去掉掃描過程中產生的雜點。運用“選擇體外孤點”、選取非連接項、刪除噪音點、統一曲率等命令去除多余的點，降低計算量。模型點云處理后如圖2所示。

2.2?封裝

將點云數據三角面片化，便于直觀觀察數據模型，為后續逆向建模做好基礎，封裝后如圖3所示。對于要求不高的模型，可以通過對三角面片進行編輯，獲取CAD模型。對于數據精度模型，在保留必要的特征后，進行逆向建模獲取CAD模型。

3?逆向建模和數據比對

3.1?逆向建模

將三角面片導入軟件Geomagic DesignX逆向建模。基本步驟可以分為領域分割、對齊坐標系、建立CAD模型。

3.2?數據對比

建模后的三維CAD模型與原始點云數據進行對比，觀察誤差范圍。根據需要設定誤差范圍，通過比對后，不同色譜表示不同的誤差范圍。因為此模型的表面噴漆處理，以及箱體內部部分掃描不完整顏色呈藍色，誤差在0.1 mm外，其他尺寸滿足逆向設計要求，如圖4所示。

4?結論

運用掃描儀獲取點云數據，運用Wrap對點云進行處理獲取模型的三角面片，運用DesignX對三角面片進行逆向建模，并進行公差分析，符合逆向設計要求。為工業件的逆向設計提供參考。

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