NX的高压断路器压气缸铆接机分度转盘设计
NX的高压断路器压气缸铆接机分度转盘设计[20200123164803]
【摘要】
针对智能手机外形逆向设计过程在由点云构造表面及实体这一关键技术中，高拟合程度、较光滑表面与参数化、实体化难以兼顾的问题。通过使用imageware与NX6.0这两个逆向设计软件，分别对智能手机外形进行逆向设计。将各自的逆向设计表面结果与原点云数据进行误差分析，比较这两种方法在智能手机外形的逆向设计上的效果。根据各自的优缺点，再对两款软件结合使用时趋利避害，使其得到的逆向表面质量较好。再对完成后的智能手机外形改良设计，以检验能否达到最佳的逆向设计结果。研究表明：使用imageware软件进行点云的基本处理结合使用NX6.0构建实体模型能够达到兼顾表面质量与参数化。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】逆向设计；imageware；NX6.0；关键技术
引言 1
一、逆向设计的介绍及初步处理 2
二、imageware逆向步骤 5
（一）构造曲面 5
（二）误差分析 9
（三）imageware逆向总结 9
三、NX 6.0逆向步骤 9
（一）导入点云 10
（二）实体建模 10
（三）误差分析 11
（四）NX逆向设计总结 11
四、NX6.0与imageware相结合的逆向设计步骤 11
（一）点云的前期处理 11
（二）导入点云 12
（三）实体建模 12
（四）误差分析 13
（五）NX6.0与imageware结合逆向设计总结 13
五、关键技术总结 13
（一）表面参数化 14
（二）实体化 14
总结 16
参考文献 17
谢辞 18
引言
逆向设计也叫逆向工程，是一门比较新的技术。主要是指通过光学设备对物理原型进行扫描，获得点云数据，再通过相应处理软件转变为曲面或实体，最后通过快速成型系统或形成加工代码输入到数控加工系统，生成现实产品的过程。
目前，逆向设计的研究已经日益引人注目，在数据处理、几何特征识别和坐标测量机的研究开发上已取得较大成绩。然而，对于逆向设计中关键的根据点云数据构建曲面或实体步骤，目前的一些主流商业软件在处理上还很难独立做到同时保证高拟合程度与实体化及全参数化。通过对智能手机外形的逆向设计，试着对两款软件结合使用，来对其逆向设计的关键技术进行研究。
在2012年暑假，我参加了一项关于逆向设计的比赛，这也是我第一次接触逆向设计，兴趣使然，让我对这一技术有了进一步探索的愿望。而在实习工作中，有很巧遇到逆向设计中的激光扫描设备，使得我有机会得以深入研究逆向设计。
Imageware是逆向工程处理的先驱软件，是第一个完整同时支持逆向工程解决方案和曲面解决方案的商业软件。NX6.0作为一款常用的集CAD/CAM/CAE于一体的多功能商业软件，也带有逆向设计的功能。这两款软件都是在逆向设计中常用的软件。
通过使用这两个熟悉的逆向设计软件，分别对同一智能手机外形进行逆向设计，将各自的逆向设计表面结果与原点云数据进行误差分析，比较这两种方法在智能手机外形的逆向设计上的效果。根据各自的优缺点，在对两款软件结合使用时趋利避害，使其得到的逆向表面质量较好。再对完成后的智能手机外形改良设计，以检验能否达到最佳的逆向设计结果。 一、逆向设计的介绍及初步处理
逆向工程设计，简称逆向设计，又称反向设计或反求设计。是相对于传统设计而言所提出的。是根据已知的产品或零件构造产品或零件的工程设计模型，并在此基础上对产品进行剖析、理解和改进，是对已有设计的再设计。它针对现有的产品利用3D数字化测量仪器准确、快速地测量出工件的轮廓，并加以编辑、修改、构建曲面，从而得到新的工件表面。
逆向设计在某些方面很像我们说的仿制，可以说，在我国正在成为“世界制造中心”的今天，逆向设计将大有用武之地。
目前逆向工程设计应用的范围包括：
? 工业产品及零部件的质量检测与测量
? 虚拟现实及三维造型
? 考古
? 医学
? 人体数字化
? 其它多种应用邻域
测量设备主要分为接触式和非接触式两种。
接触式测量设备主要以三座标测量机为主。其测量特点是精度高，但测量速度比较慢，对于曲面的细节部分不好表达，对测量物体的表面硬度要求较高。比较是适合做孔位检测。
非接触式测量设备主要有激光和投影结构光两大类。激光扫描的特点是线型测量，即每次测量到一个截面。投影结构光扫描的特点是面型测量，即每次测量一个面型的范围。本文所用的设备为激光扫描设备，如图1。
一般来说，逆向设计常用处理点云与表面较为方便的imageware软件，通过它所还原的表面与原点云的拟合程度较高，还能实现产品的误差分析。不过，这一软件对实体的造型设计功能比较弱。Siemens NX6.0软件也有逆向的功能，它对点云与一些复杂曲面的处理功能相对较低，不过，其方便的实体造型功能却是在逆向设计所不可或缺的。因而，本设计采用了NX imageware 13软件与NX 6.0软件相比较，最终相结合的方式。
点云的获取主要是对激光扫描设备的使用较为简单。
具体步骤为：?使用水溶性涂料将智能手机模型均匀喷白；?贴上标识标贴；?将工件置于工作台上扫描。获取的原始点云如图2 。
点云的初步处理统一安排在imageware软件中。
扫描点云时所作的拼接只是为点云找到了正确的位置，操作中，点云是依据手机外壳的形状特征来划分的，所以首先要把所扫描的点云合并为一个整体。
点云的原始位置可以在扫描时将工件尽量摆正。也可以在这里利用软件，通过旋转等移动操作将点云挪正。合并对齐后的点云如图3。
数据简化有均匀采样与距离采样两种，在这里，我选用按距离方式采样。如图4所示。具体步骤为：测量邻近两点间的距离0.133mm→进行距离采样，输入距离0.2mm,显示简化结果：简化了60%。简化结果如图5所示。
为了便于操作时对点云的观察，对点云进行三角形网格化。所谓三角形网格化，即每相邻的三个点形成一个小平面。结果如图6。
二、imageware逆向步骤
（一）构造曲面
imageware构造曲面通常有两种方式，一种是自己创建曲面。如构造出曲线，通过曲线的拉伸、旋转等操作来构造曲面。在手机外形上，比如按键、插孔、相机等小而较规则的特征。选择创建曲线，通过拉伸操来形成曲面。如图7所示，这一方法为创建出特征曲线，再通过曲线构造扫略曲面，最后作边界平面的结果。
那么还有一种方法是拟合曲面。选择这一方法来处理智能手机外形中一致性较高的特征，例如外形的边缘及较大平面部分。
首先用直线截取点云（如图8、图9所示）；其次对所截取的点云进行修剪，删除不必要的点云；接着以点云拟合成均匀曲线(如图10所示)；重复此操作以构造四条曲线；对曲线进行修剪与相交，保证曲线是首尾相连；然后截取出这四条曲线之内的点云；最后更具点云与边界曲线拟合曲面（如图11所示）。
拟合曲线的质量对曲面质量有很大影响，这里，除了点云的影响外，。所以，合适的跨度很重要。在这里，手机外形边缘部分由于弯曲较为明显，采用5个跨度，曲线拟合程度较好，曲线质量光滑，处理的数据量也少一些，较为合理。
【摘要】
针对智能手机外形逆向设计过程在由点云构造表面及实体这一关键技术中，高拟合程度、较光滑表面与参数化、实体化难以兼顾的问题。通过使用imageware与NX6.0这两个逆向设计软件，分别对智能手机外形进行逆向设计。将各自的逆向设计表面结果与原点云数据进行误差分析，比较这两种方法在智能手机外形的逆向设计上的效果。根据各自的优缺点，再对两款软件结合使用时趋利避害，使其得到的逆向表面质量较好。再对完成后的智能手机外形改良设计，以检验能否达到最佳的逆向设计结果。研究表明：使用imageware软件进行点云的基本处理结合使用NX6.0构建实体模型能够达到兼顾表面质量与参数化。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】逆向设计；imageware；NX6.0；关键技术
引言 1
一、逆向设计的介绍及初步处理 2
二、imageware逆向步骤 5
（一）构造曲面 5
（二）误差分析 9
（三）imageware逆向总结 9
三、NX 6.0逆向步骤 9
（一）导入点云 10
（二）实体建模 10
（三）误差分析 11
（四）NX逆向设计总结 11
四、NX6.0与imageware相结合的逆向设计步骤 11
（一）点云的前期处理 11
（二）导入点云 12
（三）实体建模 12
（四）误差分析 13
（五）NX6.0与imageware结合逆向设计总结 13
五、关键技术总结 13
（一）表面参数化 14
（二）实体化 14
总结 16
参考文献 17
谢辞 18
引言
逆向设计也叫逆向工程，是一门比较新的技术。主要是指通过光学设备对物理原型进行扫描，获得点云数据，再通过相应处理软件转变为曲面或实体，最后通过快速成型系统或形成加工代码输入到数控加工系统，生成现实产品的过程。
目前，逆向设计的研究已经日益引人注目，在数据处理、几何特征识别和坐标测量机的研究开发上已取得较大成绩。然而，对于逆向设计中关键的根据点云数据构建曲面或实体步骤，目前的一些主流商业软件在处理上还很难独立做到同时保证高拟合程度与实体化及全参数化。通过对智能手机外形的逆向设计，试着对两款软件结合使用，来对其逆向设计的关键技术进行研究。
在2012年暑假，我参加了一项关于逆向设计的比赛，这也是我第一次接触逆向设计，兴趣使然，让我对这一技术有了进一步探索的愿望。而在实习工作中，有很巧遇到逆向设计中的激光扫描设备，使得我有机会得以深入研究逆向设计。
Imageware是逆向工程处理的先驱软件，是第一个完整同时支持逆向工程解决方案和曲面解决方案的商业软件。NX6.0作为一款常用的集CAD/CAM/CAE于一体的多功能商业软件，也带有逆向设计的功能。这两款软件都是在逆向设计中常用的软件。
通过使用这两个熟悉的逆向设计软件，分别对同一智能手机外形进行逆向设计，将各自的逆向设计表面结果与原点云数据进行误差分析，比较这两种方法在智能手机外形的逆向设计上的效果。根据各自的优缺点，在对两款软件结合使用时趋利避害，使其得到的逆向表面质量较好。再对完成后的智能手机外形改良设计，以检验能否达到最佳的逆向设计结果。 一、逆向设计的介绍及初步处理
逆向工程设计，简称逆向设计，又称反向设计或反求设计。是相对于传统设计而言所提出的。是根据已知的产品或零件构造产品或零件的工程设计模型，并在此基础上对产品进行剖析、理解和改进，是对已有设计的再设计。它针对现有的产品利用3D数字化测量仪器准确、快速地测量出工件的轮廓，并加以编辑、修改、构建曲面，从而得到新的工件表面。
逆向设计在某些方面很像我们说的仿制，可以说，在我国正在成为“世界制造中心”的今天，逆向设计将大有用武之地。
目前逆向工程设计应用的范围包括：
? 工业产品及零部件的质量检测与测量
? 虚拟现实及三维造型
? 考古
? 医学
? 人体数字化
? 其它多种应用邻域
测量设备主要分为接触式和非接触式两种。
接触式测量设备主要以三座标测量机为主。其测量特点是精度高，但测量速度比较慢，对于曲面的细节部分不好表达，对测量物体的表面硬度要求较高。比较是适合做孔位检测。
非接触式测量设备主要有激光和投影结构光两大类。激光扫描的特点是线型测量，即每次测量到一个截面。投影结构光扫描的特点是面型测量，即每次测量一个面型的范围。本文所用的设备为激光扫描设备，如图1。
一般来说，逆向设计常用处理点云与表面较为方便的imageware软件，通过它所还原的表面与原点云的拟合程度较高，还能实现产品的误差分析。不过，这一软件对实体的造型设计功能比较弱。Siemens NX6.0软件也有逆向的功能，它对点云与一些复杂曲面的处理功能相对较低，不过，其方便的实体造型功能却是在逆向设计所不可或缺的。因而，本设计采用了NX imageware 13软件与NX 6.0软件相比较，最终相结合的方式。
点云的获取主要是对激光扫描设备的使用较为简单。
具体步骤为：?使用水溶性涂料将智能手机模型均匀喷白；?贴上标识标贴；?将工件置于工作台上扫描。获取的原始点云如图2 。
点云的初步处理统一安排在imageware软件中。
扫描点云时所作的拼接只是为点云找到了正确的位置，操作中，点云是依据手机外壳的形状特征来划分的，所以首先要把所扫描的点云合并为一个整体。
点云的原始位置可以在扫描时将工件尽量摆正。也可以在这里利用软件，通过旋转等移动操作将点云挪正。合并对齐后的点云如图3。
数据简化有均匀采样与距离采样两种，在这里，我选用按距离方式采样。如图4所示。具体步骤为：测量邻近两点间的距离0.133mm→进行距离采样，输入距离0.2mm,显示简化结果：简化了60%。简化结果如图5所示。
为了便于操作时对点云的观察，对点云进行三角形网格化。所谓三角形网格化，即每相邻的三个点形成一个小平面。结果如图6。
二、imageware逆向步骤
（一）构造曲面
imageware构造曲面通常有两种方式，一种是自己创建曲面。如构造出曲线，通过曲线的拉伸、旋转等操作来构造曲面。在手机外形上，比如按键、插孔、相机等小而较规则的特征。选择创建曲线，通过拉伸操来形成曲面。如图7所示，这一方法为创建出特征曲线，再通过曲线构造扫略曲面，最后作边界平面的结果。
那么还有一种方法是拟合曲面。选择这一方法来处理智能手机外形中一致性较高的特征，例如外形的边缘及较大平面部分。
首先用直线截取点云（如图8、图9所示）；其次对所截取的点云进行修剪，删除不必要的点云；接着以点云拟合成均匀曲线(如图10所示)；重复此操作以构造四条曲线；对曲线进行修剪与相交，保证曲线是首尾相连；然后截取出这四条曲线之内的点云；最后更具点云与边界曲线拟合曲面（如图11所示）。
拟合曲线的质量对曲面质量有很大影响，这里，除了点云的影响外，。所以，合适的跨度很重要。在这里，手机外形边缘部分由于弯曲较为明显，采用5个跨度，曲线拟合程度较好，曲线质量光滑，处理的数据量也少一些，较为合理。
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