三維測量與逆向工程實訓報告

1、47/48 三維測量與逆向工程實訓報告題 目：洗衣液瓶子逆向造型設計系 別： 機電工程系 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 學生姓名： 學 號： 指導教師： 職 稱： 題目類型： 理論研究 實驗研究 工程設計 工程技術研究 軟件開發(fā)112011 年11 月 10日摘 要 大學四年即將結束，實訓正是檢驗我們四年學習成績的時刻。這次的逆向設計產(chǎn)品為洗衣液的瓶子，首先通過關節(jié)臂激光掃描儀對產(chǎn)品實物進行外形掃描，掃描得到點云后進行初步的稀釋處理后以Imageware格式轉到Imageware12.1軟件內，在Imageware12.1軟件內調整工件坐標系和X、Y、Z三個方向進行點云的分割，調整好后再以

2、JT格式可見形式轉到UG NX6.0軟件內進行產(chǎn)品的外形設計，通過運用直線、圓弧、曲面、編輯曲線、特征、曲面自由形狀等相關命令對點云進行從點到線在到面的造型設計，整個設計流程遵循所建構的曲面在保證光順平滑的前提下盡量過點，保證面與面之間的連續(xù)性關系與實物盡可能一致，在生成實體后對存在尖銳的棱邊進行圓角處理，并特別著重產(chǎn)品的細節(jié)部分的造型，使得所設計成型后的產(chǎn)品與掃描前的實物吻合度大大提高！關鍵詞：逆向造型設計; 關節(jié)臂激光掃描儀；Imagewear12.1；UG NX6.0；1、點云處理1.1調坐標（1）打開Imagewear12.1軟件進將文件導入，將鼠標移到產(chǎn)品點云上單擊右鍵并點擊【圈選點

3、】按鈕，然后彈出【圈選點】工具條對沒用的點云進行刪除，將鼠標重新移到產(chǎn)品點云上單擊右鍵并單擊【點顯示】按鈕，彈出【點顯示】工具條對點云進行稀釋，如下圖1-1所示。圖1-1（2）將鼠標重新移到產(chǎn)品點云上單擊右鍵并單擊【交互模式點云截面】按鈕，彈出【交互模式點云截面】工具條對點云進行截取截面，然后再單擊【隱藏實面】按鈕將點云下半部分隱藏，然后在將鼠標移動到剩余點云上單擊右鍵并單擊【交互模式點云截面】按鈕，如下圖1-2所示。圖1-2（3）將鼠標移動到上步截取的點云上右鍵并單擊【點云三角形網(wǎng)格化】按鈕，如下圖1-3所示。圖1-3（4）按快捷鍵CTRL+S將所有點云顯示出來，然后在修改工具欄中單擊【合并

4、-點云】按鈕，將上下兩部份點云合并，如下圖1-4所示。圖1-4（5）將鼠標移動到上步合并的點云上右鍵并單擊【點云三角形網(wǎng)格化】按鈕，如下圖1-5所示。圖1-5（6）單擊【圖層管理器】按鈕將工作坐標系顯示出來，然后在創(chuàng)建工具條中單擊【平面-中心/法向】按鈕創(chuàng)建如下圖1-6所示。圖1-6（6）在修改工具條中單擊【定位-最佳擬合】按鈕，將移動對象和來源對象選為第（3）步截取的平面，目的對象則為上步所創(chuàng)建的平面，如下圖1-7所示。圖1-7（7）在修改工具條中單擊【定位-坐標系重新建對齊】按鈕，如下圖1-8所示。圖1-8（8）按F1將試圖擺正，然后單擊創(chuàng)建工具條中的【結構線-無限直線】按鈕創(chuàng)建水平和垂直

5、的直線，在單擊修改工具條中【對象位置-旋轉】和【對象位置-移動】按鈕將點云轉動到最合適位置，如下圖1-9所示。圖1-9（9）在創(chuàng)建工具條中單擊【3D曲線-3D】按鈕，繪制產(chǎn)品點云左方部分的邊緣直線，繪制好后右鍵單擊【編輯曲線】對所繪曲線進行編輯，編輯好后將鼠標移動到點云外右鍵并單擊【鏡像顯示】按鈕，將曲線鏡像到右邊點云，然后再對點云進行【旋轉】和【移動】，將點云調至最佳位置，如下圖1-10所示。圖1-10（10）在修改工具條中單擊【對象位置-鏡像】按鈕，將點云以X軸為對稱軸進行鏡像，查看兩個點云貼合效果，效果顯示貼合度良好，如圖1-11所示。圖1-111.2截分點云（1）將鼠標移動到點云上右鍵

6、并點擊【點顯示】按鈕，將點云以點的形式顯示，然后在點云上右鍵并【平行點云截面】按鈕，對點云進行X、Y、Z方向截取，如下圖1-12所示。圖1-12（2）將鼠標移動到點云上右鍵然后點擊【交互模式點云截面】按鈕，對瓶子的把手部分進行細節(jié)劃分，如下圖1-13。圖1-13（3）將鼠標移動到點云上右鍵然后點擊【交互模式點云截面】按鈕，對點云進行X方向坐標原點處截取一個截面，方便于后續(xù)曲面造型，如下圖1-14所示。點擊文件工具條中的【另存為】按鈕，以JT格式可見形式保存文件。圖1-142、曲面造型（1）打開UN NX6.0程序找到上步保存的JT格式文件打開，在文件工具條中點擊【保存】將文件以PRT格式保存，

7、在格式工具條中點擊【移動至圖層】按鈕對不同顏色的點依次分層，如下圖2-1所示。圖2-1（2）在格式工具條中單擊【圖層設置】按鈕設置只顯示灰色圖層的點，然后按F8將視圖擺正。在曲線工具條中點擊【樣條】按鈕繪制產(chǎn)品外輪廓線，然后在插入工具條中單擊【設計特征-拉伸】按鈕拉伸如下圖2-2所示曲面，便于后續(xù)參考使用。圖2-2（3）在格式工具條中單擊【圖層設置】按鈕設置顯示綠色圖層的點，然后按F8將視圖擺正。在曲線工具條中點擊【基本曲線】按鈕繪制出瓶蓋上的兩個圓，在單擊【拉伸】按鈕拉伸出曲面，然后單擊【拆分體】按鈕將所拉伸的曲面沿XC-YC平面拆分，在點擊【移動至圖層】按鈕將沒用曲面移動到256層。如下圖

8、2-3所示。圖2-3（4）在格式工具條中單擊【圖層設置】按鈕設置顯示所有的點，單擊【基本曲線】按鈕繪制出瓶蓋頂部的部分曲線，然后單擊【掃掠】按鈕根據(jù)繪制的曲線掃列出曲面，然后單擊【修剪的片體】按鈕將掃掠的曲面和上面（3）所做曲面進行修剪，最后單擊【面倒圓】按鈕對曲面進行邊倒圓，如下圖2-4所示。圖2-4（5）在分析工具條中單擊【測量距離】按鈕測量出瓶蓋第一個外圓所到下個外圓轉角處的距離，然后單擊【在面上偏置曲線】按鈕將第一個外圓在所在面上偏置測量的距離，最后單擊【修剪的片體】按鈕根據(jù)所偏置曲線為邊線對所在曲面進行修剪，第二個外圓的步驟同上，結果如下圖2-5所示。圖2-5（6）單擊【移動到圖層】

9、按鈕將上面所畫曲線移動到256層。單擊【樣條】按鈕根據(jù)上步修剪的曲面兩旁的點繪制出曲線，在單擊【通過曲線網(wǎng)格】按鈕繪制出如下圖2-6所示曲面。圖2-6（7）單擊【移動到圖層】按鈕將上面所畫曲線移動到256層。單擊【圖層設置】顯示所有的點，單擊【基本曲線】按鈕根據(jù)通過瓶蓋第二個圓所在面的點繪制出輔助曲線，在通過單擊【樣條】按鈕繪制出通過各點的曲線，然后單擊【修剪的片體】按鈕根據(jù)曲線對所在面進行修剪，如下圖2-7所示。圖2-7（8）單擊【移動到圖層】按鈕將上面所畫曲線移動到256層。在曲線工具條中單擊【平面】按鈕創(chuàng)建相關的輔助平面，然后單擊【截面】按鈕根據(jù)所建平面對第（2）步所建曲面創(chuàng)建截面曲線，

10、在點擊【樣條】按鈕根據(jù)點和所截曲線繪制出曲線，如下圖2-8所示。圖2-8（9）單擊【平面】按鈕根據(jù)三點依次創(chuàng)建平面，單擊【截面】按鈕將上步所畫線跟瓶蓋第二個圓所在平面截出點和曲線，然后點擊【樣條】按鈕根據(jù)截出的點和曲線以及同個方向上的點繪制出樣條曲線，瓶蓋轉角部分另加控制線方法同上，最后單擊【通過曲線網(wǎng)格】按鈕根據(jù)所畫曲線和第（8）步所畫曲線創(chuàng)建曲面，如下圖2-9所示.圖2-9（10）單擊【移動到圖層】按鈕將上面所畫曲線和平面移動到256層。在單擊【平面】按鈕根據(jù)同一方向上的三個點依次創(chuàng)建Y軸方向上的平面，然后單擊【截面】按鈕截取第（2）所建曲面上的截面曲線，并通過點擊【樣條】按鈕創(chuàng)建樣條曲線

11、，如下圖2-10所示。圖2-10（11）單擊【平面】按鈕根據(jù)同一方向上的三個點依次創(chuàng)建X軸方向上的平面，然后單擊【截面】按鈕截取出第（2）所建曲面上的截面曲線和上一步所建曲線上的點，單擊【樣條】按鈕根據(jù)所截取的曲線和點繪制出樣條曲線，最后單擊【通過曲線網(wǎng)格】按鈕根據(jù)所畫曲線和上步所畫樣條曲線創(chuàng)建出網(wǎng)格曲線，如下圖2-11所示。圖2-11（12）單擊【移動到圖層】按鈕將上面所畫沒用的曲線、平面移動到256層。單擊【平面】按鈕根據(jù)同一方向上的三個點依次創(chuàng)建X軸方向上的平面,然后單擊【截面】按鈕截取出第（2）所建曲面上的截面曲線和上一步所建曲面上的截面曲線，在根據(jù)同一方向上的點繪制出樣條曲線，如下圖

12、2-12所示。圖2-12（13）單擊【通過曲線網(wǎng)格】按鈕根據(jù)上步所畫曲線和現(xiàn)有曲面的邊緣曲線創(chuàng)建出網(wǎng)格曲線，如下圖2-13所示。圖2-13（14）單擊【移動到圖層】按鈕將上面所畫沒用的曲線、平面移動到256層。單擊【曲面上的曲線】按鈕畫出上步所建曲面上的曲線，然后單擊【修剪的片體】按鈕按所畫曲線為邊界對曲面進行修剪，按上面創(chuàng)建樣條曲線的步驟創(chuàng)建構建網(wǎng)格曲面的曲線，然后單擊【通過曲線網(wǎng)格】按鈕創(chuàng)建出如下圖2-14所示的曲面。圖2-14（15）單擊【移動到圖層】按鈕將上面所畫沒用的曲線、平面移動到256層。在產(chǎn)品另一側的曲面網(wǎng)格創(chuàng)建步驟跟（14）步一樣，其結果如下圖2-15所示。圖2-15（16）

13、單擊【移動到圖層】按鈕將上面所畫沒用的曲線、平面移動到256層。單擊【圖層設置】按鈕只顯示紅色的點，然后點擊【圖層設置】按鈕根據(jù)把手部分的點繪制出樣條曲線，在單擊【拉伸】按鈕沿Z軸方向拉伸出曲面，在單擊【拆分體】按鈕將所拉伸的曲面在XOY平面進行拆分，如下圖2-16所示。圖2-16（17）單擊【移動到圖層】按鈕將上面所畫沒用的曲線、平面移動到256層。在單擊【平面】按鈕分別根據(jù)灰色和綠色的點創(chuàng)建平面，然后單擊【截面】按鈕利用所建平面截取出上步和第（2）步所建曲面上的曲線，在單擊【樣條】按鈕以所截取的曲線為起點根據(jù)所在方向上的點創(chuàng)建樣條曲線，如下圖2-17所示。圖2-17（18）單擊【通過曲線網(wǎng)

14、格】按鈕根據(jù)上步所繪制的曲線創(chuàng)建曲面網(wǎng)格，注意各曲面的相切關系，如下圖2-18所示。圖2-18（19）單擊【移動到圖層】按鈕將上面所畫沒用的曲線、平面移動到256層。單擊【圖層設置】按鈕顯示紅色和綠色的點，然后點擊【平面】按鈕根據(jù)同一方向上的三點創(chuàng)建平面，在點擊【截面】按鈕截取出面上的曲線和曲線上的點，最后點擊【樣條】按鈕根據(jù)所截取的線和點繪制樣條曲線，如下圖2-19。圖2-19（20）單擊【通過曲線網(wǎng)格】按鈕根據(jù)上步所繪制的曲線和邊緣曲線創(chuàng)建網(wǎng)格曲面，如下圖2-20所示。圖2-20（21）單擊【移動到圖層】按鈕將上面所畫沒用的曲線、平面移動到256層。單擊【曲面上的曲線】按鈕繪制出輔助曲線，

15、然后單擊【修剪的片體】按鈕根據(jù)繪制的曲線修剪出需要的片體，在根據(jù)上步所繪制輔助曲線的步驟繪制出樣條曲線，最后單擊【通過曲線網(wǎng)格】按鈕根據(jù)所繪制的曲線和邊緣曲線創(chuàng)建出網(wǎng)格曲面，如下圖2-21所示。圖2-21（22）單擊【曲面上的曲線】按鈕在產(chǎn)品把手部分的面上繪制出曲線，在單擊【修剪的片體】按鈕對曲面進行修剪，然后再單擊【通過曲線網(wǎng)格】根據(jù)修剪后的曲面邊界創(chuàng)建出網(wǎng)格曲面，如下圖2-22所示。圖2-22（23）單擊【移動到圖層】按鈕將上面所畫沒用的曲線、平面移動到256層。然后單擊【平面】按鈕根據(jù)所要創(chuàng)建的曲線所在方向上的點創(chuàng)建平面，在單擊【截面】按鈕截取出面上的曲線和曲線上的點，單擊【樣條】按鈕根

16、據(jù)曲線和點繪制出樣條曲線，在點擊【通過曲線網(wǎng)格】按鈕根據(jù)所繪制的曲線和邊緣曲線創(chuàng)建出曲線網(wǎng)格，如下圖2-23所示。圖2-23（24）和上步同樣的步驟繪制出樣條曲線，然后在單擊【曲面上的曲線】按鈕根據(jù)繪制的曲線和曲面的邊緣曲線創(chuàng)建出網(wǎng)格曲面，如下圖2-24所示。圖2-24（25）單擊【修剪的片體】按鈕根據(jù)截面曲線對產(chǎn)品把手上部分進行修剪；在單擊【曲面上的曲線】按鈕繪制出產(chǎn)品的上部分面上的曲線，然后一樣根據(jù)曲線對面進行修剪，為便于下步網(wǎng)格曲面的創(chuàng)建。如圖2-25所示。圖2-25（26）單擊【圖層設置】按鈕將藍色和紅色的點顯示出來，然后單擊【平面】按鈕根據(jù)同一方向上的三點依次創(chuàng)建平面，在單擊【截面】

17、按鈕根據(jù)創(chuàng)建的平面截取出截面曲線，單擊【樣條】根據(jù)曲線和點繪制出樣條曲線，特別要注意的是有斜坡的部分，要通過【基本曲線】和【樣條】命令繪制曲線然后對兩曲線進行【橋接】，結果如圖2-26所示。圖2-26（27）單擊【通過曲線網(wǎng)格】按鈕根據(jù)上步所繪制的曲線創(chuàng)建出網(wǎng)格曲面，根據(jù)面與面之間的關系進行相切處理，如下圖2-27所示。圖2-27（28）單擊【移動到圖層】按鈕將上面所畫沒用的曲線、平面移動到256層。在單擊【曲面上的曲線】按鈕在上面創(chuàng)建的曲面上繪制曲線，然后單擊【修剪的片體】對曲面進行修剪，單擊【基本曲線】按鈕繪制輔助曲線，然后對曲線進行拉伸，單擊【求交】按鈕求出拉伸出的曲面跟其相交的曲面的相

18、交線，最后單擊【樣條】繪制出樣條曲線。如下圖2-28所示。圖2-28（29）單擊【通過曲線網(wǎng)格】按鈕根據(jù)上步所繪制的曲線創(chuàng)建出網(wǎng)格曲面，并且對相鄰的曲面進行相切處理，如下圖2-29所示。圖2-29（30）單擊【移動到圖層】按鈕將上面所畫沒用的曲線、平面移動到256層。單擊【變換】按鈕將所畫一半產(chǎn)品全部選中通過XOY平面鏡像，然后單擊【縫合】命令對產(chǎn)品進行縫合，如下圖2-30所示。圖2-30單擊【抽殼】按鈕對產(chǎn)品進行抽殼，設置產(chǎn)品厚度為0.5MM。如下圖2-31所示；圖2-313、產(chǎn)品最終成型效果總結這次實訓終于結束了，我們獲益頗深。經(jīng)過一個多星期的努力，作品終于完成了。從最初的拿實物去掃描點云，到后面的UG曲面成形。我們遇到了很多困難，但是在同學們的努力幫助下，我都一一解決了。在完成實訓的過程中我們通過查閱相關資料、參考相關視頻，使得我們對相關方面知識的掌握和對我們的軟件運用能力的提高有了很大的幫助，與此同時在我們討論的過程中培養(yǎng)了我們與人溝通交流的能力。一分耕耘一分收獲，我們的努力最終得到了自己滿意的作品。盡管再苦再累，我們在看到自己作品完成的那一刻，覺得付出都是值得的。這次實訓，是對以前學習的一次總結，同時也為將來的步入社會打下堅定基礎。我相信，通過這次實訓，同學們一定已經(jīng)更夠更好的掌握三維逆向造型，加深了對這些軟件的應用，這次實訓的收獲，必將受用終