叶轮的逆向建模及加工精度分析
逆向工程可以处理一些形状复杂的物体，包括几个重要的步骤，如获取点云数据，处理点云数据，对曲面进行重构等一系列的技术。在本文中，通过Geomagic软件来重建曲面模型。并且对生成的叶轮模型进行分析，观察它的表面形状以及粗糙度。它的主要过程是，采集叶轮的点云数据，然后用Geomogic软件来分析扫描模型得到的点云数据，再进行一定的修补，最后通过分析对比，获得最终的加工精度。它的意义是，缩短产品的开发周期并降低生产成本，开发新产品的同时，加快产品的设计和系列化的造型并且有利于改善和优化产品性能。关键字 逆向工程，叶轮，扫描测量，精度对比
目 录
1引言 1
1.1叶轮 1
1.2逆向工程 1
2数据采集阶段 3
2.1放置叶轮 4
2.2将关节臂进行激活，并与Geomogic软件连接起来。 4
2.3数据采集 4
2.4对点云数据进行预处理并保存 4
2.5关闭Geomogic 软件，关机。 4
3 Geomogic点阶段处理 5
3.1打开文件 5
3.2着色点云数据 5
3.3选择非连接项 6
3.4 删除非连接点云 6
3.5删除体外孤点 7
3.6减小噪音 8
3.7统一采样 9
3.8封装数据 10
4 多边形处理 11
4.1 打开“叶轮”文件 12
4.2 流形的创建 12
4.3 填充孔 12
4.4 将多边形进行松弛 15
4.5 去除特征 16
4.6 用砂纸进行打磨 17
4.8 对边界进行编辑 18
4.9 拟合边界 22
4.10 对孔进行拟合 23
5 对误差进行对比 24
结论 25
感谢 27
参考文献 28
1 引言
叶轮的加工在机械的制造中，是十分复杂的，很多叶轮的表面十分轻薄，加工的时候很容易损坏，加工叶轮的同时，对机床的性能要求也是很高的。因此为了满 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
足生产中和装备部件性能的需要，所以要求叶轮的加工精度十分高。
本文将逆向工程技术应用于制作一个叶轮的模型，采用Geomagic对叶轮零件进行了数据的采集，然后采用Geomagic软件对获取的点云数据进行了处理，包括点阶段处和多边形处理的过程，然后对叶轮进行了加工精度分析，采用了Geomagic的3D比较命令，通过观察偏差程度，检测叶轮的精度是否合格。
1.1 叶轮
叶轮是涡轮类的发动机中核心的东西，典型应用包括离心压缩机，泵，径向涡轮机和膨胀机，以及许多其他动力机。加工的质量的好坏在根本上决定了发动机的性能的好坏。然而，在发动机中的叶轮一般来说是整个叶轮，并且叶片的形状是最难加工的机械组合物的表面。因此，叶轮的整体加工一直是工程技术人员困扰的长期机械工程的问题。叶轮加工的复杂性在于其叶片的复杂的表面形状。而准确塑造叶轮复杂形状的能力已经成为衡量数控机床性能的一个重要标准。为了加工合格的叶轮，人们想出了很多方法。从初始铸造后修复光，到后续铸造石蜡，以及EDM等方法。然而，这些方法不是由于加工的效率低，要么就是仪器的精密度不够或产品的机械性能差，直到应用于叶轮的加工数控加工技术的出现，才能够在根本上解决叶轮加工的问题。
1.2 逆向工程
逆向工程（也称为逆向技术）是产品设计技术的再生产过程，即反向分析与研究的目标产品，推导出产品加工流程，组织结构，功能特点及技术规格设计要素产生类似的功能，但是产生的产品是不完全一样的产品。它是一个从无到有的过程，就是说，设计人员不知道原有模型具体的尺寸和形状，但可以通过经验和想象，从大脑中构思原有的模型，再结合现有的数据，从而实现对原模型的精确建模。逆向工程技术可以认为是将原有的模型转化为三维中的模型的相关数字化技术和几何建模技术的总称。逆向工程的设计主要是为了服务于商业和军事方面的用途。其主要目的是不容易获得必要的生产信息的情况下，直接从成品分析和生产品设计原则，直接进行对产品的设计。简单来说，就是通过对实物的外部形状，构造出实物的三维模型，这种方法主要是用于某些复杂零件的实体模型，而且通过一般软件很难直接构造出三维模型的情况，所以我们采用逆向工程，即通过实物逆向地进行三维建模。
逆向工程的研究越来越受到重视。在数据处理，几何特征识别，商业专业软件和坐标测量机的研发上取得了很大成就，但是在实际生产过程中，整个过程都需要大量人和机器的交互。其中，运营商的经验和水平，直接影响到产品的质量，从而难以保证自动重构的表面光滑度。
逆向建模总的流程如下，如图1所示：
2 数据采集阶段
逆向建模的第一个环节是数据采集的阶段，采集得的数据的精度性，完整性对逆向建模的影响十分重大。根据与被测物体是否接触，采集数据的设备的扫描方法分为两种，即接触式扫描和非接触式扫描。Geomogic对于不同方式的扫描方法提供了不同的数据采集功能，能够满足各种扫描方法获得的优质数据的要求。
Geomogic的数据采集模块有五个操作组，其中包括设备，对齐，采集，测量以及选项。设备操作组能检查扫描仪，控制器和电脑的连接是否正确。实现扫描仪和Geomogic软件的数据交换；对齐操作组的作用是，调整扫描仪的外部环境，调整坐标系，以及校准扫描仪在不同温度环境下的扫描误差，采集操作组的作用是扫描被测物体，能够进行激光扫描和应测采集（即用接触式侧头来进行采集）；测量操作组主要是对不能够直接采集的数据进行采集，如特征间的距离，角度等进行测量，来确保被测物体的数据的完整性；选项操作是设置扫描仪以及软件的相关数据，确保获得的数据的精度很高。
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1引言 1
1.1叶轮 1
1.2逆向工程 1
2数据采集阶段 3
2.1放置叶轮 4
2.2将关节臂进行激活，并与Geomogic软件连接起来。 4
2.3数据采集 4
2.4对点云数据进行预处理并保存 4
2.5关闭Geomogic 软件，关机。 4
3 Geomogic点阶段处理 5
3.1打开文件 5
3.2着色点云数据 5
3.3选择非连接项 6
3.4 删除非连接点云 6
3.5删除体外孤点 7
3.6减小噪音 8
3.7统一采样 9
3.8封装数据 10
4 多边形处理 11
4.1 打开“叶轮”文件 12
4.2 流形的创建 12
4.3 填充孔 12
4.4 将多边形进行松弛 15
4.5 去除特征 16
4.6 用砂纸进行打磨 17
4.8 对边界进行编辑 18
4.9 拟合边界 22
4.10 对孔进行拟合 23
5 对误差进行对比 24
结论 25
感谢 27
参考文献 28
1 引言
叶轮的加工在机械的制造中，是十分复杂的，很多叶轮的表面十分轻薄，加工的时候很容易损坏，加工叶轮的同时，对机床的性能要求也是很高的。因此为了满 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
足生产中和装备部件性能的需要，所以要求叶轮的加工精度十分高。
本文将逆向工程技术应用于制作一个叶轮的模型，采用Geomagic对叶轮零件进行了数据的采集，然后采用Geomagic软件对获取的点云数据进行了处理，包括点阶段处和多边形处理的过程，然后对叶轮进行了加工精度分析，采用了Geomagic的3D比较命令，通过观察偏差程度，检测叶轮的精度是否合格。
1.1 叶轮
叶轮是涡轮类的发动机中核心的东西，典型应用包括离心压缩机，泵，径向涡轮机和膨胀机，以及许多其他动力机。加工的质量的好坏在根本上决定了发动机的性能的好坏。然而，在发动机中的叶轮一般来说是整个叶轮，并且叶片的形状是最难加工的机械组合物的表面。因此，叶轮的整体加工一直是工程技术人员困扰的长期机械工程的问题。叶轮加工的复杂性在于其叶片的复杂的表面形状。而准确塑造叶轮复杂形状的能力已经成为衡量数控机床性能的一个重要标准。为了加工合格的叶轮，人们想出了很多方法。从初始铸造后修复光，到后续铸造石蜡，以及EDM等方法。然而，这些方法不是由于加工的效率低，要么就是仪器的精密度不够或产品的机械性能差，直到应用于叶轮的加工数控加工技术的出现，才能够在根本上解决叶轮加工的问题。
1.2 逆向工程
逆向工程（也称为逆向技术）是产品设计技术的再生产过程，即反向分析与研究的目标产品，推导出产品加工流程，组织结构，功能特点及技术规格设计要素产生类似的功能，但是产生的产品是不完全一样的产品。它是一个从无到有的过程，就是说，设计人员不知道原有模型具体的尺寸和形状，但可以通过经验和想象，从大脑中构思原有的模型，再结合现有的数据，从而实现对原模型的精确建模。逆向工程技术可以认为是将原有的模型转化为三维中的模型的相关数字化技术和几何建模技术的总称。逆向工程的设计主要是为了服务于商业和军事方面的用途。其主要目的是不容易获得必要的生产信息的情况下，直接从成品分析和生产品设计原则，直接进行对产品的设计。简单来说，就是通过对实物的外部形状，构造出实物的三维模型，这种方法主要是用于某些复杂零件的实体模型，而且通过一般软件很难直接构造出三维模型的情况，所以我们采用逆向工程，即通过实物逆向地进行三维建模。
逆向工程的研究越来越受到重视。在数据处理，几何特征识别，商业专业软件和坐标测量机的研发上取得了很大成就，但是在实际生产过程中，整个过程都需要大量人和机器的交互。其中，运营商的经验和水平，直接影响到产品的质量，从而难以保证自动重构的表面光滑度。
逆向建模总的流程如下，如图1所示：
2 数据采集阶段
逆向建模的第一个环节是数据采集的阶段，采集得的数据的精度性，完整性对逆向建模的影响十分重大。根据与被测物体是否接触，采集数据的设备的扫描方法分为两种，即接触式扫描和非接触式扫描。Geomogic对于不同方式的扫描方法提供了不同的数据采集功能，能够满足各种扫描方法获得的优质数据的要求。
Geomogic的数据采集模块有五个操作组，其中包括设备，对齐，采集，测量以及选项。设备操作组能检查扫描仪，控制器和电脑的连接是否正确。实现扫描仪和Geomogic软件的数据交换；对齐操作组的作用是，调整扫描仪的外部环境，调整坐标系，以及校准扫描仪在不同温度环境下的扫描误差，采集操作组的作用是扫描被测物体，能够进行激光扫描和应测采集（即用接触式侧头来进行采集）；测量操作组主要是对不能够直接采集的数据进行采集，如特征间的距离，角度等进行测量，来确保被测物体的数据的完整性；选项操作是设置扫描仪以及软件的相关数据，确保获得的数据的精度很高。
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