基于Geomagic Studio的逆向工程数据处理技巧摘要:基于Geomagic Studio系统环境,从对产品进行数据采集,到对产品的的反求制作研究,详细的介绍了产品的逆向工程中的各个环节,分析了在各个环节中遇到的问题,并提出解决问题方法。

关键词:逆向工程数据处理技巧
1 逆向工程概述
逆向工程是逆向思维的一种工程实践,广义的逆向工程包括几何形状逆向、工艺逆向和材料逆向等诸多方面,是一个复杂的系统工程。

一般的逆向工程也称几何逆向,是指在没有设计图纸或者设计图纸不完整的情况下,对产品的实物进行测量、数据处理,并在此基础上构造出产品的三维CAD模型,进行再设计的过程。

而传统的产品实现通常是从概念设计到样图,再制造出产品,我们称之为正向工程(或顺向工程)。

2 数据采集过程
数据采集是目的是形成一定的图像数据,给后续的三维软件处理提供初始的数据来源。

而数据采集可以采用FARO手持式激光扫描设备进行数据采集,该设备配备了Laser ScanArm三维激光扫描臂和Laser Scanner激光扫描头,可实现对模型表面点云数据的自由测量。

3 数据后期处理技巧
3.1 去除体外点
在扫描被测对象时,可能会无意中扫描到一些背景物体(如桌面、墙、固定装置等),即在对象周围可能存在的体外点。

Geomagic Studio 可通过以下方法擦除这些体外点:
(1)用选择工具手动移除,如矩形工具、椭圆工具、画笔工具或套索工具,也可以按DEL(删除键)进行删除。

(2)让软件自动探测体外点。

点击编辑→选择→与主体分离部分或点击选择不相连的项,改变分隔从中间到低,这样系统会选择在拐角处离主点云很近但不属于它们一部分的点,即可删除体外点。

(3)对于仍然存在的一些游离点,点击编辑→选择→体外点,改变敏感性到85左右,这样会选中残留的偏离点,然后确认擦除。

3.2 去除噪音点
在扫描过程中,由于扫描设备轻微震动、扫描校准不精确等原因,有可能将一些噪音点引入数据中,表现为曲面对象粗糙、不均匀。

可以通过以下方法减少噪音点:
(1)点击点→减少噪音,选中自由格式形状选项,如果被测对象有棱边等特征,可用其他选项;移动平滑级别滑杆到无,表明不对对象应用减噪功能,这样做是为了检查当前对象是否需要减少噪音。

(2)改变平滑级别的改变程度,同时打开显示偏差,定义预览点为3000,代表被封装和预览点的数量。

重复减少噪音点的步骤,直至满意的数据状态。

3.3 去除压痕等不规则特征
利用去除特征命令可以快速去除对象上变形的特征,使用砂纸命令来交互式光顺或松弛对象上的特征区域,该命令减少了先删除选中的几何形状、再基于曲率填充空隙的步骤。

压痕不规则特征去除处理前后如图1,处理后的模型光滑很多。

3.4 简化和细化多边形
后续的数据处理后需要精度很高的模型,要对模型进行多边形细化。

简化多边形命令可以在曲率较小的区域减少三角片,而在曲率较大的区域保持三角片数量。

具体操作方法:点击多边形→简化多边形或点击简化多边形图标。

选中形状保持选项,定义目标三角形计数为45600,可将三角片数量减少到原来数量的30%左右,然后点击应用。

简化多边形处理前后图如图2所示。

4 产品模拟加工
在Geomagic Studio软件环境下,曲面拟合后模型保存为igs格式文件,导入到UG等三维软件中,应用一些具体的特征命令后,将修改后的文件导入到Mastercam等具有CAM加工模块的软件中,设置相应的参数,进行模拟加工后生成符合加工要求的G代码。

参考文献
[1]成思源,谢韶旺．Geomagic Studio逆向工程技术及应用.清华大学出版社,2010．
[2]陈雪芳,孙春华．逆向工程与快速成型技术应用．机械工业出版社,2009．
[3]吴永强．精通UG NX 5+IMAGEWARE逆向工程设计．电子工业出版社,2008．
[4]周鸿斌．Mastercam X4基础教程．清华大学出版社,2010．。