增材制造模型设计（高级）项目2 三维逆向数据采集与处理.ppt

PART 01 任务引入 PART 02 任务描述 PART 03 任务实施 PART 04 装配验证 PART 05 展示成果 PART 06 总体评价 获取信息 制定计划 作出决策 工作实施 投石机设计 检查控制 评价反馈 获取信息 制定计划 作出决策 工作实施 检查控制 评价反馈 投石机设计 获取信息 制定计划 作出决策 工作实施 检查控制 评价反馈 投石机设计 获取信息 制定计划 作出决策 工作实施 检查控制 评价反馈 投石机设计 获取信息 制定计划 作出决策 工作实施 检查控制 评价反馈 投石机设计 获取信息 制定计划 作出决策 工作实施 检查控制 评价反馈 投石机设计 厚德笃学 知行合一 河南省高等教育教学改革研究项目 增材制造模型设计（高级） 学习目标 （1）掌握逆向工程的概念 （2）掌握三维逆向数据采集工作过程 （3）理解三维逆向数据处理工作过程 （1）具备发现问题、分析问题、解决问题的能力 （2）具有诚信待人、与人合作的团队协作精神 （3）具有认真严谨的工作态度和良好的职业行为习惯，树立安全环保和质量成本意识 （1）能够根据产品结构及特征选择正确的扫描方法 （2）能够正确采集产品的三维轮廓数据 （3）能对数据进行冗余点、噪音点的去除，对数据进 行平滑处理 （4)能对数据进行简化三角网格、松弛、填充孔、去除特征等操作，得到重构的三维模型。 必备 知识 2.1 三维逆向数据采集 2.1.1数据采集流程 1.逆向工程技术： 逆向工程（Reverse Engineering，RE），也称反求工程、反向工程，是通过各种测量手段及三维几何建模方法，将原有实物转化为三维数字模型，并对模型进行优化设计、分析和加工的过程 ； 2.产品的传统设计过程是基于功能和用途，从概念出发绘制出产品的二维图样，而后制作三维几何模型，经检查满意后再制造出产品来，采用的是从抽象到具体的思维方法（图2-1）。 图2-1 传统设计过程图片 功能设计 结构设计 产品图纸 数字模型计 制造 产品 审查 满意 不满意 必备 知识 2.1 三维逆向数据采集 图2-2 逆向工程开发产品的工艺路线图片 3.在产品开发过程中，由于形状复杂，包含许多自由曲面，很难通过计算机直接建立数字模型。通常需要基于物理模型（样本）或参考原型进行分析、改造或工业设计。然后使用三维测量方法来获得原型的数字模型，最后是零件设计、有限元分析、模型修改、误差分析和数控加工等。 样品 3D轮廓测量 数据处理 外形修饰 CAD曲面重构 模具加工 模具成型 产品复制 CAM产生NC文档 逐层产生STL文档 3D打印 必备 知识 2.1 三维逆向数据采集 4.Win3DD单目扫描仪硬件结构（图2-3） 1）扫描头 扫描系统的主体 2）云台 调整扫描头水平上下左右朝向 3）三脚架 调整扫描头高度 图2-3 Win3DD硬件系统结构图片 必备 知识 2.1 三维逆向数据采集 5.设备标定 标定介绍 以下五种情况下需对扫描仪进行标定操作 1）扫描系统在第一次安装完成后。 2）扫描系统进行远途运输。 3）硬件进行调整。 4）硬件发生碰撞或严重震荡 。 5）设备长时间不使用。 标定过程 首先启动计算机、三维扫描仪，使三维扫描仪预热5~10分钟，以保证标定状态与扫描状态尽可能相近。单击Wrap图标以启动软件，再单击[采集]→[扫描]，进入Wrap三维扫描系统软件界面，单击[视图]切换为标定界面，随后根据电脑提示进行标定操作。 注意：标定的每步都要将标定板上至少88个标志点被提取出来才能继续下一步标定。如果最后计算得到的误差结果太大标定精度不符合要求时，则需重新标定，否则会导致得到无效的扫描精度与点云质量。 必备 知识 2.1 三维逆向数据采集 6.数据扫描 扫描前处理： （1）工件表面处理：工件的表面质量对扫描效果有较大影响，只有光亮但不反光的表面适合扫描，如木雕类，陶瓷类工件等。如扫描工件的表面太吸光或者太反光，则必须用显像剂进行处理 （2）粘贴标志点：为了完整地扫描一个三维物体，通常需要在被扫描物体表面贴上标志点，已进行拼接扫描，要求标志点粘贴牢靠、平整。 （3）扫描步骤（图2-4） 图2-4 扫描步骤 必备 知识 2.1 三维逆向数据采集 7.案例一：遥控电动汽车数据采集（2021年全国职业院校技能大赛赛题） 喷粉 扫描 8.案例二：直柄起子机数据采集（2020年全国职业院校改革试点赛赛题） 扫描 必备 知识 2.2 三维数据处理 Geomagic Wrap是一款专业的3D扫描分析和逆向数据处理软件，拥有强大的点云处理能力，能够快速完成从3D扫描数据到三角面片构建的过程，且可以快速构建出所需的复杂不规则曲面