數(shù)字化設(shè)計與3D打印 課件 10.電動雕刻筆模型逆向設(shè)計與打印

河南工業(yè)職業(yè)學(xué)院電動雕刻筆模型逆向設(shè)計與打印數(shù)字化設(shè)計與3D打印課程導(dǎo)入

能夠根據(jù)逆向設(shè)計結(jié)果，對產(chǎn)品進行正向創(chuàng)新設(shè)計能夠熟練操作正向、逆向設(shè)計及制造過程的各類軟件及硬件電動雕刻筆是一種電子刻寫儀器，它具有體積小、重量輕、刻寫容易、速度快、便于攜帶、使用方便、標記永久保存等特點。電刻筆廣泛應(yīng)用于金屬、瓷器、玻璃、塑料、大理石、木材等幾乎所有硬質(zhì)材料的表面上的雕刻。使用者采用像拿筆一樣的姿勢，稍微傾斜一個角度（45度角），將手擱在臺面上，手指按住微動開關(guān)即可刻寫，松開即停止刻寫。掌握產(chǎn)品逆向設(shè)計與打印的完整工作流程學(xué)習(xí)目標工作場景描述課程導(dǎo)入下圖3-119為客戶提供的某一型號電動雕刻筆外殼模型，請你幫助客戶獲取該模型完整的數(shù)據(jù)信息，在此模型的基礎(chǔ)上進行創(chuàng)新設(shè)計后，打印出模型樣件。圖3-119電動雕刻筆模型PART01電動雕刻筆逆向設(shè)計與打印現(xiàn)場施工掃描模型將點云數(shù)據(jù)保存在目標目錄下，文件格式選擇“頂點文件.asc”，保存為“diaokebi.asc”文件。步驟一：新建工程，調(diào)整好掃描位置及曝光度后，點擊開始掃描，見圖3-120。步驟二：旋轉(zhuǎn)圓盤，多次掃描，直到獲得電動雕刻筆上表面的完整點云數(shù)據(jù)，見圖3-121。步驟三：翻轉(zhuǎn)模型及轉(zhuǎn)盤，掃描獲得下表面的完整數(shù)據(jù)。步驟四：保存初始點云數(shù)據(jù)。圖3-120圖3-121點云數(shù)據(jù)處理啟動GeomagicWrap軟件，單擊工具欄上的“打開”圖標，系統(tǒng)彈出“打開文件”對話框，選中“diaokeb.asc”文件后，點擊“打開”按鈕，打開掃描數(shù)據(jù)。步驟一：導(dǎo)入模型數(shù)據(jù)圖3-122選中模型管理器中的點云數(shù)據(jù)后，點擊“點”菜單欄，選擇“著色”命令，使點云數(shù)據(jù)著色，如圖3-122所示。步驟二：著色點云數(shù)據(jù)點云數(shù)據(jù)處理如圖3-123所示，使用使用全局注冊能夠讓多次掃描的點云數(shù)據(jù)更加貼合變得更加緊密相連。選中掃描點數(shù)據(jù)，點擊“對齊”菜單欄，選擇“全局注冊”命令，完成全局注冊。步驟三：全局注冊圖3-123點云數(shù)據(jù)處理框選與主體分離的雜亂點云，變紅后點擊刪除，如圖3-124所示。步驟四：刪除四周雜點大面積雜點刪除后主體表面還很粗糙使用減少噪音提高表面質(zhì)量，如圖3-125所示。選擇體外孤點命令、非連接項命令去除細小雜點。如圖3-126、3-127。圖3-124圖3-125圖3-126圖3-127點云數(shù)據(jù)處理完成點云處理后使用聯(lián)合點對象使貼合在模型上的點云變成一個整體，如圖3-128。步驟五：聯(lián)合點對象圖3-128點擊“點”菜單下的“封裝”命令，彈出如圖所示的“封裝”對話框，本案例使用默認數(shù)據(jù)，點擊“確定”按鈕，如圖3-129。步驟六：封裝數(shù)據(jù)圖3-129點云數(shù)據(jù)處理點云封裝后的三角面片過多，可以使用“簡化”命令在不影響模型表面質(zhì)量的前提之下可以適量的減少三角面片。點擊“多邊形”菜單下的“簡化”命令，彈出如圖3-130所示對話框，點擊“確定”按鈕。步驟七：簡化處理圖3-130點云數(shù)據(jù)處理使用“松弛”命令使三角面片更加光滑，使用“刪除釘狀物”命令刪除表面凹凸不平的地方使表面質(zhì)量提高，如圖3-131、3-132所示。步驟八：松弛、刪除釘狀物圖3-131圖3-132點云數(shù)據(jù)處理觀察模型，框選出不完整有漏洞和有毛邊的區(qū)域，變紅后點擊刪除，如圖3-133所示。步驟九：補全孔洞點擊“多邊形”菜單中“流形”按鈕下的“開流形”命令，可以刪除獨立于主體之外的三角面片，如圖3-134所示。圖3-133圖3-134點云數(shù)據(jù)處理全部修改完成后使用網(wǎng)格醫(yī)生確定處理效果，如圖3-135所示。步驟十：網(wǎng)格醫(yī)生圖3-135步驟十一：保存數(shù)據(jù)點擊左上角圖標，將文件另存為“電動雕刻筆.stl”文件。逆向建模2.坐標對齊選擇“初始”菜單下的“平面”按鈕，進入追加平面對話框。選擇“繪制直線”的方法，調(diào)整模型視角，在模型中間部位繪制一條中分直線，點擊確認后，生成新平面。1.導(dǎo)入模型數(shù)據(jù)啟動GeomagicDesignX軟件后，點擊左上角“導(dǎo)入”命令，在如圖彈出的對話框中選擇要導(dǎo)入的“電動雕刻筆.stl”三角面片數(shù)據(jù)，進入工作界面。步驟一：創(chuàng)建平面逆向建模2.坐標對齊再次選擇“平面”按鈕，進入追加平面對話框，追加方法選擇“鏡像”，按住shift鍵，將模型和上一步生成的平面1同時選為要素，點擊確認后，生成模型的中分平面2。1.導(dǎo)入模型數(shù)據(jù)啟動GeomagicDesignX軟件后，點擊左上角“導(dǎo)入”命令，在如圖彈出的對話框中選擇要導(dǎo)入的“電動雕刻筆.stl”三角面片數(shù)據(jù)，進入工作界面。步驟一：創(chuàng)建平面逆向建模2.坐標對齊步驟二：草圖繪制選擇“草圖”菜單下的“面片草圖”按鈕，進入如圖3-139所示的“面片草圖的設(shè)置”界面。選擇“平面投影”選項，以“平面2”作為基準平面，進入草繪界面，繪制如圖所示的草繪直線，確認后退出草圖繪制。再次以“平面2”作為基準平面，進行草圖繪制。通過調(diào)整基準面偏移距離，切割出雕刻筆表面的圓孔，進入草繪界面，并繪制如圖所示的草圖，確認后退出草圖繪制。逆向建模2.坐標對齊步驟三選擇“對齊”菜單下的“手動對齊”按鈕，點擊下一步后，進入手動對齊界面。本案例使用X-Y-Z對齊，“位置”選擇草圖圓的圓心，過圓心的兩條相互垂直的直線分別作為X軸和Y軸，對齊界面的左邊為原始界面，右面是對齊結(jié)果，確認對齊結(jié)果合適后，點擊對號確定。完成對齊操作后，可以將之前生成的輔助平面及草圖刪除。對齊后的模型文件如圖所示。逆向建模選擇“領(lǐng)域”菜單，使用工具欄中的直線模式，觀察模型曲率，選擇如圖3-144所示的區(qū)域，點擊“插入”按鈕，生成對應(yīng)的領(lǐng)域。3.雕刻筆頭部模型創(chuàng)建劃分領(lǐng)域圖3-144逆向建模選擇“模型”菜單下的“面片擬合”命令，出現(xiàn)如圖3-145所示的對話框，選擇上一步劃分的其中一個領(lǐng)域，如圖3-146所示，進行面片擬合操作。同時可以通過工具條上的檢測圖標，對表面精度進行檢測，綠色區(qū)域代表精度合格，如圖3-147所示。3.雕刻筆頭部模型創(chuàng)建面片擬合圖3-145圖3-146圖3-147逆向建模同樣的操作，根據(jù)前期劃分的領(lǐng)域?qū)δＰ透鱾€部分進行面片擬合，如圖3-148所示。面片擬合3.雕刻筆頭部模型創(chuàng)建圖3-148逆向建模外殼頭部表面擬合完成后，使用“模型”菜單下的剪切曲面功能，對多余的曲面片進行修剪，修剪后得到如圖3-149所示的曲面。剪切曲面3.雕刻筆頭部模型創(chuàng)建選擇右平面，進入面片草圖繪制界面，繪制如圖3-150所示的草圖，確認后退出草繪環(huán)境。繪制草圖圖3-149圖3-150逆向建模選擇“模型”菜單下的“拉伸曲面”按鈕，進入如圖3-151所示的曲面拉伸界面，拉伸生成如圖3-152所示的曲面。創(chuàng)建拉伸曲面3.雕刻筆頭部模型創(chuàng)建分別選擇如圖3-153所示的曲面作為工具要素和對象體，如圖所示的部分作為殘留體，確認完成剪切，隱藏第7步拉伸生成的曲面，可以看到如圖3-154所示的剪切效果。剪切曲面圖3-151圖3-152逆向建模選擇“模型”菜單下的“拉伸曲面”按鈕，進入如圖3-151所示的曲面拉伸界面，拉伸生成如圖3-152所示的曲面。創(chuàng)建拉伸曲面3.雕刻筆頭部模型創(chuàng)建分別選擇如圖3-153所示的曲面作為工具要素和對象體，如圖所示的部分作為殘留體，確認完成剪切，隱藏第7步拉伸生成的曲面，可以看到如圖3-154所示的剪切效果。剪切曲面圖3-153逆向建模選擇“模型”菜單下的“拉伸曲面”按鈕，進入如圖3-151所示的曲面拉伸界面，拉伸生成如圖3-152所示的曲面。創(chuàng)建拉伸曲面3.雕刻筆頭部模型創(chuàng)建分別選擇如圖3-153所示的曲面作為工具要素和對象體，如圖所示的部分作為殘留體，確認完成剪切，隱藏第7步拉伸生成的曲面，可以看到如圖3-154所示的剪切效果。剪切曲面圖3-154圖3-155逆向建模選擇“模型”菜單下的“曲面放樣”指令，進入如圖3-156所示的曲面放樣對話框，生成放樣曲面。完成雕刻筆頭部外殼表面的初步創(chuàng)建。放樣曲面3.雕刻筆頭部模型創(chuàng)建圖3-156逆向建模劃分領(lǐng)域4.雕刻筆手柄部分模型創(chuàng)建逆向建模面片擬合4.雕刻筆手柄部分模型創(chuàng)建重復(fù)之前的操作，擬合雕刻筆手柄部位劃分的領(lǐng)域，生成面片，如圖圖3-158所示。剪切曲面重復(fù)之前的操作，對多余表面進行剪切去除，如圖圖3-159所示。得到如圖3-160所示的手柄區(qū)域表面。圖3-158圖3-159圖3-160逆向建模繪制草圖4.雕刻筆手柄部分模型創(chuàng)建選擇前平面作為草繪平面，進入面片草圖繪制界面，繪制如圖3-161所示的草圖后，退出草繪環(huán)境。創(chuàng)建拉伸曲面選擇“模型”菜單下的“拉伸曲面”按鈕，拉伸生成如圖3-162所示的曲面。圖3-161圖3-162逆向建模剪切曲面4.雕刻筆手柄部分模型創(chuàng)建分別選擇如圖3-163所示的曲面作為工具要素和對象體，如圖3-164所示的部分作為殘留體，確認完成剪切，隱藏第14步拉伸生成的曲面，可以看到如圖3-165所示的剪切效果。圖3-163圖3-164圖3-165逆向建模剪切曲面4.雕刻筆手柄部分模型創(chuàng)建再次選擇剪切曲面指令，以前平面作為工具要素，剛才生成的曲面作為對象體，保留一側(cè)表面，得到如圖3-166所示曲面。圖3-166逆向建模放樣曲面4.雕刻筆手柄部分模型創(chuàng)建選擇“模型”菜單下的“曲面放樣”指令，進入如圖3-167所示的曲面放樣對話框，生成放樣曲面。圖3-167逆向建模鏡像4.雕刻筆手柄部分模型創(chuàng)建選擇“模型”菜單下的“鏡像”指令，進入如圖3-168所示的對話框，鏡像生成另一側(cè)表面。圖3-168縫合鏡像后的模型表面之間可能存在一些縫隙，可以使用如圖3-169所示“縫合”操作，對模型表面縫隙進行修補。圖3-169逆向建模通過面片草圖，繪制如圖圖3-170所示的草圖后，將該直線拉伸生成曲面，如圖3-171所示。通過如圖3-172所示的曲面剪切操作，完成雕刻機主體模型實體的創(chuàng)建，生成的實體會以灰色呈現(xiàn)，如圖3-173所示。5.生成雕刻機主體模型實體圖3-170圖3-171逆向建模通過面片草圖，繪制如圖圖3-170所示的草圖后，將該直線拉伸生成曲面，如圖3-171所示。通過如圖3-172所示的曲面剪切操作，完成雕刻機主體模型實體的創(chuàng)建，生成的實體會以灰色呈現(xiàn)，如圖3-173所示。5.生成雕刻機主體模型實體圖3-170圖3-171逆向建模通過面片草圖，繪制如圖圖3-170所示的草圖后，將該直線拉伸生成曲面，如圖3-171所示。通過如圖3-172所示的曲面剪切操作，完成雕刻機主體模型實體的創(chuàng)建，生成的實體會以灰色呈現(xiàn)，如圖3-173所示。5.生成雕刻機主體模型實體圖3-172圖3-173逆向建模選擇“初始”菜單下的“平面”按鈕，進入追加平面對話框，方法選擇“偏移”，要素選擇“上平面”，拖拽箭頭，調(diào)整偏移距離至雕刻筆手柄尾端，如圖3-174所示。6.雕刻筆尾部模型創(chuàng)建圖3-174逆向建模以該平面為基準平面，調(diào)整草圖切割區(qū)域，觀察模型，繪制如圖3-175所示的面片草圖。6.雕刻筆尾部模型創(chuàng)建圖3-175選擇“模型”菜單下的“實體拉伸”按鈕，進入實體拉伸對話框，將剛才繪制的草圖拉伸至第49步生成的雕刻筆實體部分，如圖3-176所示。圖3-176逆向建模再次以尾部底面為基準平面，進入面片草圖繪制環(huán)境，觀察模型，繪制如圖3-177所示的尾部凸起輪廓。拉伸該草圖，生成如圖3-178所示的拉伸實體。6.雕刻筆尾部模型創(chuàng)建圖3-177圖3-178逆向建模繼續(xù)以尾部底面為基準平面，調(diào)整偏移距離，切割出最后端部分圓形輪廓，進入面片草圖繪制環(huán)境，參照切割輪廓，繪制如圖3-179所示的草圖。同樣通過實體拉伸指令，觀察模型，確定拉伸距離，設(shè)置拔模角度，生成如圖3-180所示的拉伸實體。6.雕刻筆尾部模型創(chuàng)建圖3-179圖3-180逆向建模以新生成的尾部底面為基準平面，進入面片草圖繪制環(huán)境，觀察模型，繪制如圖3-181所示的與上一步草繪圓同心的圓形草圖后，通過如圖3-182所示的拉伸實體操作，切割出尾部的圓柱孔，如圖3-183所示。6.雕刻筆尾部模型創(chuàng)建圖3-181圖3-182圖3-183逆向建模以有平面為基準平面，進入面片草圖繪制環(huán)境，觀察模型，繪制如圖3-184所示的草圖。通過拉伸實體操作，切割出尾部槽，如圖3-185所示。6.雕刻筆尾