复杂杆件的数字扫描与逆向设计

目录
引言 1
一、概述 2
二、三维扫描仪的选择与标定 3
（一）三维扫描仪 4
（二）三维扫描仪的标定 4
三、扫描操作 4
（一）零件喷粉与贴点 5
（二）零件的扫描操作 6
四、点云的取舍与三角形面片的生成 8
（一）点云的取舍 8
（二）三角形面片处理 10
（三）零件的对其操作 12
（四）文件输出 13
五、逆向设计 13
（一）规则图形的绘制 14
（二）左端联动转轴 15
（三）杆件中段流线型面 17
（四）零件整体连接 20
（五）细节特征 22
（六）零件的初步比对与导出 23
六、 对比报告 24
（一）参数设置 24
（二）对比内容设置 24
（三）对比报告导出 28
总结 29
参考文献 30
谢辞 31
附件一 31
引言
近年来，3D的数字化扫描技术更已呈现不同的风貌与特色进人到各个不同领域之中，如文化艺术数字化保存(意大利的古代铜像数字化、中国的古代佛像数字化、古文物数字化保存)、3D动画的模型建构(电影如株罗纪公园、太空战士)、医学研究中的牙齿、骨头扫描，甚至可应用于人类学的考古研究等，都运用了3D扫描仪快速地将模型扫描、建构；而且因宽频及计算机速度的提升，基于Web的3D网络虚拟世界将更为普及，更帯动了3D的数字化扫描技术扩及于商品的电子商务、产品演示文稿、电玩动画等，显示未来的世界是3D的世界。
3D数字扫描系统应用于工业及设计领域方面，随着CAD/CAM的使用，已经由认知阶段发展到目前的成熟阶段。工业及设计领域实施计算机化整合已有一段时间，CAD/CAM的应用更已成为业界提升竞争力与生产力的必备条件之一。由于国际市场随着WTO的开放，竞争更将日趋激烈，为加强生存能力，更需要投入大量资金于研究发展机器设备，藉以提升产品品质并增加附加价值、提高生产效率，降低成本。所以现今工业必须走向技术 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072* 
性、自动化与资源整合，是现阶段与未来工业界的发展方向。
本次毕业设计选题来源是2016年全国高等职业院校技能大赛工业产品数字化设计与制造赛项的赛题。作为参赛选手参加了工业产品数字化建模与制造赛项，并在2017年全国职业院校技能大赛——工业产品数字化设计与制造赛项获得一等奖第一名。从赛前准备、训练、学习实践到实际参赛，感悟很多，极大的促进了自己的专业技术技能的提升。所以，本论文的研究能够紧贴专业，能够得到真实检验，更能全面综合地反映自己的专业素养。
一、三维扫描仪的选择与标定
（一）三维扫描仪
三维扫描仪是一种科学仪器，用来侦测并分析现实世界中物体或环境的形状（几何构造）与外观数据（如颜色、表面反照率等性质）。
搜集到的数据常被用来进行三维重建计算，在虚拟世界中创建实际物体的数字模型。这些模型具有相当广泛的用途，举凡工业设计、瑕疵检测、逆向工程、机器人导引、地貌测量、医学信息、生物信息、刑事鉴定、数字文物典藏、电影制片、游戏创作素材等等都可见其应用（如图11），（如图12），（如图13）所示。
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图11 图12
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图13
（二）三维扫描仪的标定
1.三维扫描标定板
为了能够扫描出高质量，高精度的三维模型，需要对零件进行标定操作，标定板是扫描仪能够正确识别扫描物体真实尺寸的重要部件，对每次扫描之前都要对标定板进行标定操作。
2.标定板操作步骤
先根据要扫描的产品确定好合适的高度，将仪器至于垂直位置。
（2）打开软件，初始化，开灯调节亮度、焦距至合适，然后调节固定镜头的各螺丝使视窗口中的十字线移至方框中。
（3）将标定板放在仪器下面，让板要标定的范围在两个视窗口都能完整显示。然后关灯，调节亮度，调节焦距至最清晰，锁住焦距调节圈。
（4）将标定板通电，点击软件上的相机图标开始标定，在四个方向给标定板不同的角度各拍两次，期间标定范围要始终处于两视窗口内。完成后加载图像，输入行列数边长，就可以标定了。(黑白十字交叉算一列)
（5）在扫描过程中可以整体移动相机，但不能移动来那个镜头的相对位置和焦距。移动产品或扫描仪使两视窗口中十字线位于小方框内，点软件上方十字线图标，用发光源上的调节按钮使大十字线清晰，然后关掉十字线，开始扫描，扫描下一幅图像时要有标志点变红才可扫描。（如图21）所示。
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图21 标定板
扫描操作
为了能够高效、快速的实现和完成零件的数字扫描，在本次设计中选用win3D系统进行3D扫描。

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