实验三数字化建模分析实验
一、试验目的
1、通过实验了解数字化建模分析的过程和应该注意的问题。

2、了解COPYCAD软件在点云处理中的应用和基本操作方法。

二、实验设备
电脑一台（较高配置，已安装COPYCAD软件）
三、相关知识
1、逆向工程技术
逆向工程技术一般是通过三坐标测量机或激光扫描机等数据采集设备获取复杂零件的三维数据点，进而利用逆向软件对数据点处理，实现由点、线、面的CAD三维模型设计。

由此可见，逆向工程是一项实用性，综合性很强的技术，它已经广泛应用到新产品的开发、旧零件的还原和产品的检测中，它不仅还原实物原型，而且还能在此基础上进行设计修改，制造出新产品。

逆向工程技术与NC加工技术和快速成型技术相结合，能使企业产品开、研制周期大大缩短，为新产品进入市场创造了先机，为企业带来巨大的经济效益，所以逆向工程技术深受制造业的青睐。

逆向工程基本流程如下图：
在实际设计中，目前存在的逆向工程软件还存在着其较大的局限性。

在机械设计领域中，集中表现为软件智能化低；点云数据的处理方面功能弱；建模过程主要依靠人工干预，设计精度不够高；集成化程度低等问题。

在具体工程设计中，一般采用几种软件配套使用、取长补短的方式。

应尽量选择一些扫描质量比较好的点或线，对其进行拟合。

2、COPYCAD软件
CopyCAD 是由英国 DELCAM 公司出品的逆向工
程系统软件,该软件提供了一种能从数字化数
据产生CAD表面的综合工具，接受三座标测量
机、探测仪和激光扫描器所测到的数据，简易
的用户界面使用户在最短的时间内掌握其功能
和操作。

CopyCAD用户可以快速编辑数字化数据，
并能做出高质量、复杂的表面。

该软件能完全
控制表面边界的选择，自动形成符合规定公差
的平滑、多面块曲面，还能保证相邻表面之间
相切的连续性。

C O P Y C A D应用领域
•从已有产品零件快速制造模具
•快速从扫描模型得到加工模型
•少量时间进行局部修改
• 快速进行工艺补充部分设计
• 扫描数据与CAD模型误差比较
• 在产品上添加浮雕图案
•快速成型
C O P Y C A D主要功能
(1)数字化点数据输入：可接受DUCT图形和三角模型文件、CNC坐标测量机床、分隔的ASCII码和NC文件、激光扫描器－三维扫描器和SCANTRON 等多种数据输入格式。

(2)点操作：能够进行相加、相减、删除、移动以及点的隐藏和标记等点编辑；能够为测量探针大小对模型的三维偏置进行补偿；能够对平面、多边形或其它模型进行模型裁剪。

（3）三角测量：在用户定义的公差和选项内的数字化模型三角测量。

(4)曲面构造：通过在三角测量模型上跟踪直线产生多样化曲面。

(5)曲面错误检查：比较曲面与数字化点数据；报告最大限、中间值和标准值的错误背离；错误图形形象地显示变化。

(6)输出：IGES，CADDS4X ，STL ，ASCII 码，三角模型和曲面
四、实验步骤及过程
１、启动 CopyCAD后，首先装载数据化数据文件。

选取文件 - 范例菜单选项。

从对话视窗中选取文件
alloy.asc，然后点取打开。

此文件包含点数据，其模型显现在视窗屏幕上，查
看方向为Z轴方向，为此我们改变查看方向，以更
清晰地查看模型。

然后在主工具栏中点取编辑点图
标，于是屏幕左边出现编辑点工具栏。

通过点编辑功能，整理删除离散的噪音点。

经过与处理后的点云数据文件如下图。

２、进行点云的三角形化：点取三角形化向导图标，几秒钟后屏幕上显示出三角形化向导第一步对话
方框。

根据向导提示，分别进行一下选
择和输入，数字化方法→数字化测头直
径→侧头基准点→使用的扫描方法→
扫描策略→最小数字化行距→最大数
字化行距→三角化网格尺寸→三角化
公差→检查游离点后完成。

三角形化结
果如右图（为形象表示，三角形被阴影
化）。

３、剪裁整理模型：在数据采集过程中，
不可避免地会扫描许多多余的点，这些点
需要经过点编辑反复处理。

在形成三角形
以后，通过剪裁模型的功能和其他编辑及
公差处理功能对模型进一步处理。

整理后
的三角模型如右图。

４、产生曲面：
通过边界产生构造线，从主工具栏中点取产
生构造线图标，勾取拟合曲线；通过扫描
线产生构造线，点击主工具栏中的编辑扫描
线图标，这样可在模型上选取扫描线，通过扫描线来构造产生曲面的构造线，然后通
过导向点和构造线产生局部曲面；重复产生
各部分曲面，产生模型的曲面整体。

完成后
的曲面模型如右图。

５、模型输出
从菜单中选取文件 – 保存为 – 三角形模型 – STL 和文件 – 保存为 – 曲面 – IGES 供输出到快速成型机和其它应用程序中使用。

五、 实验报告
１、 简单叙述逆向工程的基本过程和应当注意的问题。

简要说明通过Copycad 软件建模基本方法。