曲面造型在逆向工程中的应用

曲面造型在逆向工程中的应用

吴家庆

（广东机电职业技术学院）

摘要：2014年广东省高职技能大赛暨2015年全国职业院校技能大赛高职组广东省选拔赛“三维建模数字化设计与制造”项目竞赛，赛程提供大白产品其中一件，要求参赛者通过三维扫描仪采集后的三维数据（.stl），利用GeomagicDesignX软件进行点云处理，并进行重建，重建后的产品能与举办方提供的头、手、脚配合，达到使用要求。

关键词：逆向工程；GeomagicDesign；X软件；点云

一、前言

由于产品外形多变，曲面造型多，所以产品设计要求越来越高。本文重点介绍GeomagicDesignX软件如何用曲面拉伸、放样、片面拟合、曲面填补等功能进行建模，特别是身体与四肢装配处，如何做到圆滑过渡，非常重要。

二、逆向工程

逆向工程产品设计可以认为是一个“从有到无”的过程。简单地说，逆向工程产品设计就是根据已经存在的产品模型，反向推出产品设计数据（包括设计图纸或数字模型）的过程。逆向工程的整个实施过程包括了从测量数据采集、处理到常规CAD/CAM系统，最终与产品数据管理系统（PDM系统）融合的过程。综合来说：逆向工程（reverseengineering，RE），也称为反求工程，是从实物样本获取产品数学模型并制造得到新产品的相关技术，已经成为CAD/CAM系统中一个研究和应用热点，并发展成为一个相对独立的技术领域。在这一意义下，逆向工程可定义为：将实物转变为CAD模型的数字化技术、几何模型重建技术和产品制造技术的总称。

三、GeomagicDesignX软件

GeomagicDesignX为3DSystems公司旗下产品，其前身RapidForm是韩国INUS公司出品的全球四大逆向工程软件之一。该软件提供新一代运算模式，可实时将点云数据运算出无接缝的多面边形曲面，成为3DScam后处理的最佳接口。

四、大白身躯曲面造型

（一）用GeomagicDesignX软件进行点云处理

1）点云导入

打开GeomagicDesignX软件，选择菜单“插入”→“导入”命令，会弹出对话框，选择点云数据“大白身躯.stl”，单击“仅导入”选项。

2）点云过滤杂点

单击“点云”进入点云模块，点击“过滤杂点”按钮，再点击“确定”按钮即可。

3）点云采样

利用“点云采样”功能，在详细设置中勾选“保持边界”复选项，百分数选50％。

4）点云平滑

利用“点云平滑”功能，降低点云外部形状的粗糙度。设置好强度和平滑度，点击“确定”。

（二）面片修复与处理

1）单击特征树下“大白身躯-点云”，双击进入“面片”模式。

2）单击“穴填补”按钮，将数据缺失的部分填补好。然后查看穴填充是否完毕：点软件下方“基准几何形状”模块下的“境界数”为“1”。说明已无其他穴。如果“境界数”大于“1”，

说明还有其他穴需填补，重复上面操作，直到填补完为止。最后结最如图一所示。

（三）用GeomagicDesignX建模

1）点击软件“3D面片草图”图标，点“断面”，这是会弹出一个对话框，子选项选“绘制画面上的线”，然后把鼠标移到图上画出若干条线段，点确定，如图二所示，然后退出“3D面片草图”。

点曲面“放样”功能，遂条选取刚才草图所画的线段，“约束条件”选“无”，“选项”选“切面的合并”，“运算结果”选“合并”，