QQ企鹅的逆向分析及设计
目录
引言 1
一、QQ模型分析及开发流程划分 2
（一）Q仔模型分析 2
(二)Q仔逆向开发工序划分 2
二、QQ数据扫描 2
三、数据处理 3
四、UG曲面创建及实体建模 3
（一）Q仔逆向数据点调点 3
（二）创建体部曲面 5
（三）创建嘴部曲面 6
（四）创建翅膀曲面 6
（五）创建围巾曲面 7
（六）创建脚部曲面并完成实体建模 7
五、快速成型 8
六、塑料模具的开发制造 8
七、QQ玩具后期颜色处理 9
总结 10
参考文献 11
致 谢 12
引言
逆向工程与传统的设计思路不同，也称为反求工程或反向工程。通俗的说，逆向工程就是根据原有的产品进行仿造设计的工程。单逆向工程却不是纯粹的仿造过程，逆向工程在原有产品基础上对产品的设计进行深入的分析，找出设计的缺陷问题。通过这种对已有产品进行分析优化的设计过程就称为逆向工程。
逆向工程分为三类:
1.实物逆向:根据已有的产品设计的再设计，通过各种手段获得有关产品的数据进行产品的生产。
2.软件逆向:利用已有产品的设计技术资料，设计书等通过逆向设计软件进行设计，与实物逆向有许多相似之处。
3.影像逆向:在没有实体、技术资料的条件下通过观察图片等，设计者可根据自身经验想象进行设计。
一、 QQ模型分析及开发流程划分
（一） QQ模型分析
图1-1 QQ模型
通过对QQ实物的观察，可以发现QQ玩 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
具是由曲面构成。在没有具体的数据时，要进行生产加工，只能对其进行测绘。对于曲面类零件，常规量具测量其尺寸参数较为困难；因此就需要采用先进的测量工具进行测绘获取数据。本文中用三坐标设备进行数据的获取。在获取数据后使用Geomagic逆向工程软件对数据点进行云处理，为后续的ug三维曲面实体建模提供可靠依据。实体建模完成后再进行QQ注塑模具的设计分析；最终生成工程图纸以及实际的模具零部件。最终批量生产所需要的产品。
(二)QQ逆向开发工序划分
根据逆向工程的开发流程和QQ的模型分析，将QQ逆向开发工序划分为：确定扫描方案→进行数据扫描→数据处理→曲面实体的构建→注塑模具的设计分析→模具工程图导出→零件的加工生产→装配试模生产出产品
二、QQ数据扫描
在进行逆向工程时，三维数据扫描是最重要的开始。是获得原始点云数据的最直接较为理想的方法。原始数据的获取为后面进行逆向处理提供依据，因此三维扫描得到点云数据的好坏直接影响到逆向建模的成功与否。
常见的三维数据扫描技术分为两种；接触式〈探针式〉和非接触式（激光、照相、X光等方式）两种。本文中采用接触式扫描技术即采用三坐标测量仪进行数据的获取。接触式方法虽然速度比非接触式慢，但价格较为便宜，在对模型进行大量数据点的扫描可以减少盲点的产生，以获得较为理想的原始数据。
图1-2卧式三坐标测量仪
如图1-2所示，为卧式三坐标测量仪，在获取数据点时，调整扫描探头的扫描区域，将模型放置于扫描平面，依次对QQ的体部曲面、嘴部曲面、 翅膀曲面、围巾曲面、脚部曲面进行扫描。使扫描区域正好包含QQ的最大尺寸。然后进行自动测量，测量中点与点间距及扫描线与扫描线间距均可自由设置。测量数据以ＳＴＬ格式保存，便于以后用于反求软件中打开。
三、数据处理
在逆向工程中数据的后期处理最为重要，数据处理效果的好坏直接影响三维模型的重构。数据处理最常使用的软件就是美国RainDrop公司的Geomagic软件；此数据处理文件可以根据实物零件自动生成较为准确的数字模型。本次QQ的逆向工程即使用了Geomagic，进行了有关数字的处理。
数据处理，数据处理是逆向工程关键的一步，其处理效果将直接影响后期模型重构的质量。本设计采用最简洁的方法，即通过人机交互判别明显坏点，然后将坏点噪点去除，接着对曲面的特征点，特征线进行判断，以获得满意的曲线，并进行光顺处理，为下一步曲面重构做好准备。将测量的数据用反求软件打开，然后经过处理将数据点产生扫描线。然后对模型进行三角化处理，设定参数，使桨叶模型产生特征构造线，对其进行表面分割，分别进行曲面拟合，然后将所建立的线框模型以CAD系统通用格式IGES输出。点云数据见附录1。
四、UG曲面创建及实体建模
（一）Q仔逆向数据点调点
打开UGNX6.0新建模型文件并删除基本坐标系，然后导入IGES数据点，因为QQ
有两个面，所以先导入IGES1文件；即Q仔的正面。效果图，如图2-1
图2-1 QQ正面模型
调点按照调点的三原则，先调好正面数据点，再进行反面数据的调点；调整完后进行拟合完成数据的调点工作。数据点导入ug中后开始调点工作，使用快捷键Ctrl+b将蓝色的外轮廓数据点隐藏如图2-2
图2-2 QQ调点模型
摆正视图后，通过构造辅助线来扫掠创建平面，所画的辅助线尽量将蓝色的数据点显示的图形等分。创建的平面需要覆盖整个数据点，如图2-3覆盖数据的平面完成后，使用原点命令把坐标系放置于创建的平面上。操作完成后将创建的辅助线移动到无用的图层，以方便图层的管理。
图2-3创建平面
在此基础上创建一绝对平面作为参考平面，，创建完绝对平面求两平面的交线，因为坐标x方向与交线方向不一致，不利于调点。更改坐标系方向使x方向与交线方向一致。
坐标方向调整后，开始用xyz平面截取交线，测量其平面与交线的角度；同时把无辅助线移动到无用图层。显示所有数据点，使用旋转命令以z轴为旋转方向，输入测量的数值，注意应输入负值。旋转完成后使用鼠标移动调好的数据点，即可发现正面的外形数据点在一个水平面上，脚部的数据点也处于一水平面。如图2-4
图2-4旋转后的图
数据点调整好即开始数据的拟合，也就是将QQ的反面数据点与正面数据点拟合。导入文件IGES2.如图2-5
图2-5正反拟合图
因为测点时采用三点测量法，根据调点原则，调点选点应与测点时一至，故采用三点拟合。拟合选点应为端点，正面选点和反面点的选取顺序应一至，选取点后进行自动拟合。拟合完成后更改坐标系，将坐标系移动到中点处；至此调点结束，效果如图2-6
图3-2两圆心共线 图3-3体部模型图 利用旋转命令并求和，在颈部倒角即得到体部模型. 如图3-3
引言 1
一、QQ模型分析及开发流程划分 2
（一）Q仔模型分析 2
(二)Q仔逆向开发工序划分 2
二、QQ数据扫描 2
三、数据处理 3
四、UG曲面创建及实体建模 3
（一）Q仔逆向数据点调点 3
（二）创建体部曲面 5
（三）创建嘴部曲面 6
（四）创建翅膀曲面 6
（五）创建围巾曲面 7
（六）创建脚部曲面并完成实体建模 7
五、快速成型 8
六、塑料模具的开发制造 8
七、QQ玩具后期颜色处理 9
总结 10
参考文献 11
致 谢 12
引言
逆向工程与传统的设计思路不同，也称为反求工程或反向工程。通俗的说，逆向工程就是根据原有的产品进行仿造设计的工程。单逆向工程却不是纯粹的仿造过程，逆向工程在原有产品基础上对产品的设计进行深入的分析，找出设计的缺陷问题。通过这种对已有产品进行分析优化的设计过程就称为逆向工程。
逆向工程分为三类:
1.实物逆向:根据已有的产品设计的再设计，通过各种手段获得有关产品的数据进行产品的生产。
2.软件逆向:利用已有产品的设计技术资料，设计书等通过逆向设计软件进行设计，与实物逆向有许多相似之处。
3.影像逆向:在没有实体、技术资料的条件下通过观察图片等，设计者可根据自身经验想象进行设计。
一、 QQ模型分析及开发流程划分
（一） QQ模型分析
图1-1 QQ模型
通过对QQ实物的观察，可以发现QQ玩 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
具是由曲面构成。在没有具体的数据时，要进行生产加工，只能对其进行测绘。对于曲面类零件，常规量具测量其尺寸参数较为困难；因此就需要采用先进的测量工具进行测绘获取数据。本文中用三坐标设备进行数据的获取。在获取数据后使用Geomagic逆向工程软件对数据点进行云处理，为后续的ug三维曲面实体建模提供可靠依据。实体建模完成后再进行QQ注塑模具的设计分析；最终生成工程图纸以及实际的模具零部件。最终批量生产所需要的产品。
(二)QQ逆向开发工序划分
根据逆向工程的开发流程和QQ的模型分析，将QQ逆向开发工序划分为：确定扫描方案→进行数据扫描→数据处理→曲面实体的构建→注塑模具的设计分析→模具工程图导出→零件的加工生产→装配试模生产出产品
二、QQ数据扫描
在进行逆向工程时，三维数据扫描是最重要的开始。是获得原始点云数据的最直接较为理想的方法。原始数据的获取为后面进行逆向处理提供依据，因此三维扫描得到点云数据的好坏直接影响到逆向建模的成功与否。
常见的三维数据扫描技术分为两种；接触式〈探针式〉和非接触式（激光、照相、X光等方式）两种。本文中采用接触式扫描技术即采用三坐标测量仪进行数据的获取。接触式方法虽然速度比非接触式慢，但价格较为便宜，在对模型进行大量数据点的扫描可以减少盲点的产生，以获得较为理想的原始数据。
图1-2卧式三坐标测量仪
如图1-2所示，为卧式三坐标测量仪，在获取数据点时，调整扫描探头的扫描区域，将模型放置于扫描平面，依次对QQ的体部曲面、嘴部曲面、 翅膀曲面、围巾曲面、脚部曲面进行扫描。使扫描区域正好包含QQ的最大尺寸。然后进行自动测量，测量中点与点间距及扫描线与扫描线间距均可自由设置。测量数据以ＳＴＬ格式保存，便于以后用于反求软件中打开。
三、数据处理
在逆向工程中数据的后期处理最为重要，数据处理效果的好坏直接影响三维模型的重构。数据处理最常使用的软件就是美国RainDrop公司的Geomagic软件；此数据处理文件可以根据实物零件自动生成较为准确的数字模型。本次QQ的逆向工程即使用了Geomagic，进行了有关数字的处理。
数据处理，数据处理是逆向工程关键的一步，其处理效果将直接影响后期模型重构的质量。本设计采用最简洁的方法，即通过人机交互判别明显坏点，然后将坏点噪点去除，接着对曲面的特征点，特征线进行判断，以获得满意的曲线，并进行光顺处理，为下一步曲面重构做好准备。将测量的数据用反求软件打开，然后经过处理将数据点产生扫描线。然后对模型进行三角化处理，设定参数，使桨叶模型产生特征构造线，对其进行表面分割，分别进行曲面拟合，然后将所建立的线框模型以CAD系统通用格式IGES输出。点云数据见附录1。
四、UG曲面创建及实体建模
（一）Q仔逆向数据点调点
打开UGNX6.0新建模型文件并删除基本坐标系，然后导入IGES数据点，因为QQ
有两个面，所以先导入IGES1文件；即Q仔的正面。效果图，如图2-1
图2-1 QQ正面模型
调点按照调点的三原则，先调好正面数据点，再进行反面数据的调点；调整完后进行拟合完成数据的调点工作。数据点导入ug中后开始调点工作，使用快捷键Ctrl+b将蓝色的外轮廓数据点隐藏如图2-2
图2-2 QQ调点模型
摆正视图后，通过构造辅助线来扫掠创建平面，所画的辅助线尽量将蓝色的数据点显示的图形等分。创建的平面需要覆盖整个数据点，如图2-3覆盖数据的平面完成后，使用原点命令把坐标系放置于创建的平面上。操作完成后将创建的辅助线移动到无用的图层，以方便图层的管理。
图2-3创建平面
在此基础上创建一绝对平面作为参考平面，，创建完绝对平面求两平面的交线，因为坐标x方向与交线方向不一致，不利于调点。更改坐标系方向使x方向与交线方向一致。
坐标方向调整后，开始用xyz平面截取交线，测量其平面与交线的角度；同时把无辅助线移动到无用图层。显示所有数据点，使用旋转命令以z轴为旋转方向，输入测量的数值，注意应输入负值。旋转完成后使用鼠标移动调好的数据点，即可发现正面的外形数据点在一个水平面上，脚部的数据点也处于一水平面。如图2-4
图2-4旋转后的图
数据点调整好即开始数据的拟合，也就是将QQ的反面数据点与正面数据点拟合。导入文件IGES2.如图2-5
图2-5正反拟合图
因为测点时采用三点测量法，根据调点原则，调点选点应与测点时一至，故采用三点拟合。拟合选点应为端点，正面选点和反面点的选取顺序应一至，选取点后进行自动拟合。拟合完成后更改坐标系，将坐标系移动到中点处；至此调点结束，效果如图2-6
图3-2两圆心共线 图3-3体部模型图 利用旋转命令并求和，在颈部倒角即得到体部模型. 如图3-3
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