打浆机刀辊及刀片的逆向建模
目录
1 引言 1
1.1课题的来源及设计的难点 1
1.2 逆向工程的介绍 2
1.3 逆向工程的优点 2
1.4 三维激光扫描 2
2 数据采集工作及测量原理 2
2.1 数据采集工作 2
2.3刀辊和刀片点云数据的获取 3
3 Geomagic 数据处理 4
3.1 Geomagic Studio软件介绍 4
3.2 点阶段处理 5
3.3 多边形阶段处理 8
3.4 形状阶段 15
4 用Solidworks 对刀片及刀辊进行实体建模 18
总结 29
致 谢 30
参 考 文 献 31
1 引言
在经济全球化的压力下，国家、企业面临的竞争日益激烈，市场竞争体制已近渗透到各个领域，随着科学技术的高度发展，科技成果的运用已成为推动生产力发展和社会进步的重要手段。如何更快、更好地发展科技和经济，世界各国都在研究对策，充分利用别国的科技成就加以消化吸收与创新，进而发展自己的技术已成为普遍的手段。
由于技术保密，除非购买转让，否则要获得产品的图样、技术文档、工艺等技术资料几乎是不可能实现的，而产品实物作为商品和最终的消费品，是最容易获得的一类“研究”对象。在只有产品原型或实物模型条件下，可以基于产品实物逆向工程对产品零件进行生产制造，除实现对原型的仿制外，通过重构产品零件的CAD模型，在探寻和了解原设计的基础上，实现对原型的修改和再设计，达到设计创新、产品更新之目的。
本设计通过操作关节臂激光扫描仪对刀辊和刀片的实物模型进行点云数据采集，测出它们的点云数据，根据点云 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
数据用geomagic studio软件进行处理，重建出它们的参数化曲面，由于刀辊的数据较为庞大且用逆向建模的方法不能完全构造出曲面，所以刀辊部分采用正反向工程相结合的方法来处理，及用Solidworks软件来对刀辊进行实体建模，再通过和逆向工程完成的图形进行对比，将模型的误差控制在允许的范围内，最后用Solidworks对刀片和刀辊进行缝合和装配。
1.1课题的来源及设计的难点
来源：本次设计的物品为日本久保田打浆机，课题来源于江苏清淮机械有限公司。
难点：（1）刀辊部分：在刀辊上刀片的布局不规则
（2）刀片部分：刀片为复杂异形曲面，用普通方法无法测量
1.2 逆向工程的介绍
逆向技术是指，在没有实物的图纸和其他资料的前提下，对实物进行测量和分析，通过运用其他软件重建实体模型和构造复制出与原图近似的实体。
逆向工程与正向工程的区别在于，正向工程是指按照正常的设计发展，从草图开始，慢慢建出实体模型，是一个从无到有的过程，而逆向工程则是先有实体，然后通过其他手段转换成概念上的模型，再对这个模型进行设计和改善，最后得到想要的实体。是一个从有到新的过程。
1.3 逆向工程的优点
逆向工程的优点在于设计的周期比较短，技术成熟可靠，成本较低且承接性好。
1.4 三维激光扫描
三维激光扫描是指测量物体表面形状的三维坐标数据，每一个数据点都有对应的三维坐标数据，将所有测量的点合在一起就能得到所需的点云数据，该数据就能反映出实体的表面特征。
2 数据采集工作及测量原理
2.1 数据采集工作
三维数据的获取是逆向工程中最为关键性的一步，只有完成这一步才能进行下面的实体建模和误差检测的工作，数据的误差评估会影响测量的数据的精度和建模的质量。
2.2 测量前的准备和方法
1.测量前首先要选取缺陷较少的零件测量。
2.要对将测量的物品进行仔细观察，要了解零件的主要部位，确保采集过程中数据的有效性。
3.因本次用来测量的设备为法如关节臂测量仪，如下图2-1所示，测量前应该先调好设备的精度
4.因测量需求，测量场地应该光线要较暗，否则影响测量的效果和质量。
图2-1法如关节臂测量仪 图2-2刀辊
2.3刀辊和刀片点云数据的获取
手持三维激光扫描仪，对着被测物体进行扫描如图2-2，得到如图2-3，2-4,2-5所示的点云数据，刀辊部分的两片点云需要同过geomagic重新注册为一片。
图2-3刀片的点云数据
图2-4刀辊的一部分点云数据
图2-5 刀辊的另一部分点云数据
3 Geomagic 数据处理
3.1 Geomagic Studio软件介绍
Geomagic Studio 是美国Geomagic公司研制的逆向工程的软件，可以通过扫描的点云数据创建出完善的多边形网格并可自动或手动转换成NURBS曲面，建造模型的效率非常之高。
3.2 点阶段处理
点阶段的处理方法有:
1.合并点对象 ，名称设置为“刀片”，可以勾选保持原始数据，如下图3-1所示
图3-1合并点对象
2.给刀片着色，选择视图---着色---着色点，如下图3-2所示
图3-2给刀片着色
3.减少噪音,图标为 ，参数一栏选择棱柱形，平滑级别设置为中等，迭代设置为2，偏差限制为0.1mm，如下图3-3所示，点击左上角删除按钮
图3-3减少噪音
4.选择非链接项，图标为 ，分隔选中间项，大小设置为5.0，如下图3-4所示，点击左上角删除按钮
图3-4选择非链接项
5.选择体外孤点，图标为 ，敏感性设置为85，如下图3-5所示，点击左上角删除按钮
图3-5选择体外孤点
6.选择统一采样，图标为 ，该功能可以减少不必要的点云数据，降低处理的难度，是点云数据更加直观，选择绝对，间距设置为0.6mm，曲率优先级别设置为中等，勾选保持边界，如下图3-6所示
图3-6选择统一采样
7.封装，封装类型为曲面，目标三角形设置为100000，勾选保持原始数据，如下图3-7所示
图3-7封装
下图3-8为封装后的效果图，点云自此由点阶段成为多边形处理阶段，当前三角形为88879个
图3-8封装效果图
3.3 多边形阶段处理
多边形阶段处理阶段为技术处理阶段，通过这一阶段可以得到一个比较完善的多边形数据模型,主要是为下阶段形状阶段打下基础，主要用到的流程有：
1.首先点击工具栏上的“多边形”，选择“创建流形”，选择“打开”，如下图3-9所示
1 引言 1
1.1课题的来源及设计的难点 1
1.2 逆向工程的介绍 2
1.3 逆向工程的优点 2
1.4 三维激光扫描 2
2 数据采集工作及测量原理 2
2.1 数据采集工作 2
2.3刀辊和刀片点云数据的获取 3
3 Geomagic 数据处理 4
3.1 Geomagic Studio软件介绍 4
3.2 点阶段处理 5
3.3 多边形阶段处理 8
3.4 形状阶段 15
4 用Solidworks 对刀片及刀辊进行实体建模 18
总结 29
致 谢 30
参 考 文 献 31
1 引言
在经济全球化的压力下，国家、企业面临的竞争日益激烈，市场竞争体制已近渗透到各个领域，随着科学技术的高度发展，科技成果的运用已成为推动生产力发展和社会进步的重要手段。如何更快、更好地发展科技和经济，世界各国都在研究对策，充分利用别国的科技成就加以消化吸收与创新，进而发展自己的技术已成为普遍的手段。
由于技术保密，除非购买转让，否则要获得产品的图样、技术文档、工艺等技术资料几乎是不可能实现的，而产品实物作为商品和最终的消费品，是最容易获得的一类“研究”对象。在只有产品原型或实物模型条件下，可以基于产品实物逆向工程对产品零件进行生产制造，除实现对原型的仿制外，通过重构产品零件的CAD模型，在探寻和了解原设计的基础上，实现对原型的修改和再设计，达到设计创新、产品更新之目的。
本设计通过操作关节臂激光扫描仪对刀辊和刀片的实物模型进行点云数据采集，测出它们的点云数据，根据点云 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
数据用geomagic studio软件进行处理，重建出它们的参数化曲面，由于刀辊的数据较为庞大且用逆向建模的方法不能完全构造出曲面，所以刀辊部分采用正反向工程相结合的方法来处理，及用Solidworks软件来对刀辊进行实体建模，再通过和逆向工程完成的图形进行对比，将模型的误差控制在允许的范围内，最后用Solidworks对刀片和刀辊进行缝合和装配。
1.1课题的来源及设计的难点
来源：本次设计的物品为日本久保田打浆机，课题来源于江苏清淮机械有限公司。
难点：（1）刀辊部分：在刀辊上刀片的布局不规则
（2）刀片部分：刀片为复杂异形曲面，用普通方法无法测量
1.2 逆向工程的介绍
逆向技术是指，在没有实物的图纸和其他资料的前提下，对实物进行测量和分析，通过运用其他软件重建实体模型和构造复制出与原图近似的实体。
逆向工程与正向工程的区别在于，正向工程是指按照正常的设计发展，从草图开始，慢慢建出实体模型，是一个从无到有的过程，而逆向工程则是先有实体，然后通过其他手段转换成概念上的模型，再对这个模型进行设计和改善，最后得到想要的实体。是一个从有到新的过程。
1.3 逆向工程的优点
逆向工程的优点在于设计的周期比较短，技术成熟可靠，成本较低且承接性好。
1.4 三维激光扫描
三维激光扫描是指测量物体表面形状的三维坐标数据，每一个数据点都有对应的三维坐标数据，将所有测量的点合在一起就能得到所需的点云数据，该数据就能反映出实体的表面特征。
2 数据采集工作及测量原理
2.1 数据采集工作
三维数据的获取是逆向工程中最为关键性的一步，只有完成这一步才能进行下面的实体建模和误差检测的工作，数据的误差评估会影响测量的数据的精度和建模的质量。
2.2 测量前的准备和方法
1.测量前首先要选取缺陷较少的零件测量。
2.要对将测量的物品进行仔细观察，要了解零件的主要部位，确保采集过程中数据的有效性。
3.因本次用来测量的设备为法如关节臂测量仪，如下图2-1所示，测量前应该先调好设备的精度
4.因测量需求，测量场地应该光线要较暗，否则影响测量的效果和质量。
图2-1法如关节臂测量仪 图2-2刀辊
2.3刀辊和刀片点云数据的获取
手持三维激光扫描仪，对着被测物体进行扫描如图2-2，得到如图2-3，2-4,2-5所示的点云数据，刀辊部分的两片点云需要同过geomagic重新注册为一片。
图2-3刀片的点云数据
图2-4刀辊的一部分点云数据
图2-5 刀辊的另一部分点云数据
3 Geomagic 数据处理
3.1 Geomagic Studio软件介绍
Geomagic Studio 是美国Geomagic公司研制的逆向工程的软件，可以通过扫描的点云数据创建出完善的多边形网格并可自动或手动转换成NURBS曲面，建造模型的效率非常之高。
3.2 点阶段处理
点阶段的处理方法有:
1.合并点对象 ，名称设置为“刀片”，可以勾选保持原始数据，如下图3-1所示
图3-1合并点对象
2.给刀片着色，选择视图---着色---着色点，如下图3-2所示
图3-2给刀片着色
3.减少噪音,图标为 ，参数一栏选择棱柱形，平滑级别设置为中等，迭代设置为2，偏差限制为0.1mm，如下图3-3所示，点击左上角删除按钮
图3-3减少噪音
4.选择非链接项，图标为 ，分隔选中间项，大小设置为5.0，如下图3-4所示，点击左上角删除按钮
图3-4选择非链接项
5.选择体外孤点，图标为 ，敏感性设置为85，如下图3-5所示，点击左上角删除按钮
图3-5选择体外孤点
6.选择统一采样，图标为 ，该功能可以减少不必要的点云数据，降低处理的难度，是点云数据更加直观，选择绝对，间距设置为0.6mm，曲率优先级别设置为中等，勾选保持边界，如下图3-6所示
图3-6选择统一采样
7.封装，封装类型为曲面，目标三角形设置为100000，勾选保持原始数据，如下图3-7所示
图3-7封装
下图3-8为封装后的效果图，点云自此由点阶段成为多边形处理阶段，当前三角形为88879个
图3-8封装效果图
3.3 多边形阶段处理
多边形阶段处理阶段为技术处理阶段，通过这一阶段可以得到一个比较完善的多边形数据模型,主要是为下阶段形状阶段打下基础，主要用到的流程有：
1.首先点击工具栏上的“多边形”，选择“创建流形”，选择“打开”，如下图3-9所示
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