下载文档原格式
第五章边界命令讲解
——感谢虚拟样机技术论坛提供，无维论坛TomLee整理
作者：sea_heart
关键词：Geomagic8.0,逆向,边界,曲线
来源：无维网（）
边界在软件中以红色的线表示。
边界与曲线的转换
Boundaries > Remove Boundary
曲线的创建
首先我们来复习一下前面讲的多边形内关于补孔的内容
1、在管理面板中的元素面板中找开边界显示，可以看见此物体中有孔
接下来我们在多边形上构线，可以输出为IGES等格式，到CAD软件中再续处理。
5、构建截面曲线
Polygons > Cross Section生成两条截面线
6、构建内部曲线
a、Curves > Create / Modify Curves在多边形上构建所需的曲线后Curves > Project Curves投影至多边形上
测后作出调整。
Boundaries > Create Curve Object Curves > Curves to Boundaries 边界与曲线的转换。
Geomagic studio 11界面熟悉1 软件的界面应用程序窗口布局主要分为两部分：模型管理器：包含了控制激活模型的各种按钮和激活命令的对话框视窗：显示模型和所有交互选择的结果。
视窗：显示当前工作对象，在视窗里可做选取工作。
菜单栏：菜单栏里提供了软件的所有命令。
工具栏：不同于菜单栏，工具栏提供的是常用命令的快捷按钮。
管理器面板：包含了管理器的按钮，允许你控制用户界面的不同项目。
模型管理器——显示在打开的模型中可获得的所有对象。
基本体素管理器——控制对象的各种显示项目。
材质管理器——控制应用材质贴图到激活对象上的设置。
显示管理器——控制在视窗中各种项目的显示，比如坐标轴指示器。
对话框管理器——管理每个命令的所有主要对话。
覆盖：提供信息，模型信息，边界框尺寸信息和内存使用信息。
其显示内容是由管理器面板上的显示管理器中的设置控制的。
坐标轴指示器：显示相对于模型的坐标轴的当前方向（这不是系统坐标0,0,0）。
状态文本：给你提供信息，系统正在做什么和你能执行什么任务。
计时器：显示一个操作的进程。
时钟：显示当前时间。
2 软件的操作2.1鼠标的使用中键：旋转 按住中键拖动：旋转 滑动中键滚轮：放大或缩小按住中键滑动+ ALT：移动2.2 常用快捷键新建：Ctrl+N 打开： Ctrl+O 保存： Ctrl+S撤销：Ctrl+Z 全屏显示： Ctrl+D 选项设置：Ctrl+X选择一个显示： Alt+1 全部显示：Alt+8 封闭多折线：空格全部选择：Ctrl+A 取消选择：Ctrl+C 取消选择的部分：Ctrl+左键 Ctrl 不间断的选择 shift 连续的选择2.3 选项设置菜单“工具”-“选项”，快捷键：Ctrl+X 进入选项设置。
需设置的参数有封装（曲面封装的最大圆周孔设为0）、语言设置为中国大陆。
3 geomagic studio 流程4 本章练习 – 熟悉软件启动软件一个点云数据，“文件”-“打开”，在杰魔的默认目录下找到“foot_surf.wrp”并打开。
第一章三大基本操作1、元素认识2、每一种某一领域的专业软件中都有其专业的特殊术语、元素等。
逆向中最常见就是点云、多边形等。
不同阶段的对应的元素为下一阶段作准备。
现在的软件层次性都很好，一个阶段一个阶段的往下走，比如逆向的一般过程在软件中就有体现。
在一个阶段中对应相应的操作。
那么逆向的一般过程是怎么样的了？下面就是GEOMAGIC操作一般流程。
这里要说的是它与IMAGEWARE、CA TIA构面过程有所不同GEOMAGIC一般为检测（轮廓）----PATCH----GRIDS----SURIMAGEW ARE、CA TIA一般为从点云提取线再铺面与我们常规的曲面操作有所相同，不同的时它生成面的命令有点作为参照。
GEOMAGIC这种生成曲面的过程个人认为如果是简单的模型还可以比较顺，但如是较复杂的模型那就需要耐心了。
看了上面的介绍，不知大家有没有一个大概的认识。
如果没有我们先不管接下来往下看，结合例子，再回头看一下，学完全书再看一看以前不懂的。
下面我们讲基本的一些操作，如果你用过AUTOCAD，PROE，UG等任一个类似的软件你就会发现在操作中我们打交道最多为视图操作、选择操作、管理面板操作还有就是命令了。
先看一看管理面板操作下面是视图操作再接下来为选择操作三大基本操作讲完了。
下面是操作实例讲解与例子文档实例演练Demo Head - Point Cloud.ASC第二章点云阶段希望通过系统的讲解，大家能对GEOMAGICS有个基本的认识，会基本的操作！二、常用命令与操作最后就是Wrap （裹覆）后，帮助里这样写到想象成把一将塑料薄膜裹在点云上，这时就能大概看出是个什么样的形状，就有这一步就可以进入到下一步，也是流程中比较重要的一个阶段，即多边形阶段！第三章拼接与合并的命令讲解点云的拼齐（拼接与对齐）（Registration）与合并（Merge），对Registration我是这么理解的，很多扫描仪自带的软件中都有这一项，且也叫Registration，我听他们培训时叫注册，当然也不错，字典中就有这么一个常见意思。
二、Geomagic Studio 11.0拼接通过多次测量一个物体得到几块外形点云。
这几块独立点云需要拼接才能体显物体的完整形貌。
在拼接之前需要对单个点云进行一些处理，以保证后面的拼接顺利完成。
1.将测量获取的点云全部导入geomagic studio11.0指令：文件>导入图2-1 导入塑料件点云这是一个塑型工件，一共扫描了四幅，导入后如图所示。
2.删除点云的噪声点1）指令：左键选中第一幅点云，按快捷键“ATL+1”，只显示第一幅点云；2）指令: 点> Repair> 减少噪音结果如下所示：图2-2 删除噪点3.手动拼接指令：选中全部点云，工具>注册>手动注册；结果如下所示：图2-3 手动拼接4.精细拼接指令：选中全部点云，工具>注册>全局注册；图2-4 全局注册图2-5 拼接完成三、Geomagic Qualify11.0色谱比对以减震器质量检测为例，步骤如下：1．导入测试对象和参考对象。
如图3-1示指令：文件>导入图3-1 加载数据图3-2 对齐2．将测试对象和参考对象对齐。
如图3-2所示指令：选中测试对象，单击右键>设置为测试；选中参考对象，单击右键>设置为参考3．色谱误差分析指令：分析>3D比较图3-4 色谱分析4．创建注释指令：结果>创建注释图3-5 注释通过注释的创建可以看出在规定的公差范围内不合格的区域。
该实例中规定公差的范围为0.5mm～-0.5mm，注释中两个红色的区域偏差大于0.5mm，所以状态栏中显示“失败”。
5．GD&T标注指令：分析>GD&T>创建GD&T标注图3-6 GD&T标注GD&T及形位公差，可以标注零件的位置度、圆柱度、面轮廓度等等。
该参数有助于产品的趋势分析。
6．2D比较指令：分析>2D比较图3-7 2D尺寸标注a.YZ截面b.截面色谱图3-8 2D色谱比较7．创建报告指令：报告>创建报告可以创建的报告格式有：HTML，PDF，WORD，EXCEL，CSV。
studio12基础与实例应用之第二章：软件基础 :（全套视频+文档）整体下载：进入点云下载：进入Geomagic studio 工作界面在桌面上双击或在开始菜单中选择并打开Geomagic studio12软件，进入Geomagic studio12的工作界面，如图所示。
图2-1 Studio12的工作界面从图中可以看出Geomagic studio12的基本工作界面大体分为工具栏、管理器面板、三维视窗、状态及进度条、坐标系几大块。
视窗：显示当前工作对象，在视窗里可做选取工作工具栏：不同于菜单栏，工具栏提供的是常用命令的快捷按钮管理器面板：包含了管理器的按钮，允许控制用户界面的不同项目状态栏：提供给你信息：系统正在做什么和你能执行什么任务坐标系：显示坐标轴相对于模型的当前位置2.2 Geomagic studio 模块简介Geomagic Studio 提供业界最全面的解决方案，可将三维扫描数据和多边形网格转换为精确的曲面化三维数字模型，以用于逆向工程、产品设计、快速成型和分析。
作为将三维扫描数据转换为参数化 CAD 模型和三维 CAD 模型的最快速的方法，Geomagic Studio 提供了四个处理模块，分别是扫描数据处理（capture）、多边形编辑（wrp）、NURBS曲面建模（shape）、CAD曲面建模（fashion）扫描数据处理·处理大型三维点云数据集·从所有主要的三维扫描仪和数字化仪中采集点数据·优化扫描数据（通过检测体外孤点、减少噪音点、去除重叠）·自动或手动拼接与合并多个扫描数据集·通过随机点采样、统一点采样和基于曲率的点采样降低数据集的密度多边形编辑·根据点云数据创建精确的多边形网格·修改、编辑和清理多边形模型·一键自动检测并纠正多边形网格中的误差·检测模型中的图元特征（例如，圆柱、平面）以及在模型中创建这些特征·自动填充模型中的孔·将模型导出成多种文件格式（包括含有完全嵌入式三维模型的 PDF），以便在标准的 CAD 系统使用。
（完整版）geomagic软件基础studio12基础与实例应⽤之第⼆章：软件基础 :（全套视频+⽂档）整体下载：进⼊点云下载：进⼊Geomagic studio ⼯作界⾯在桌⾯上双击或在开始菜单中选择并打开Geomagic studio12软件，进⼊Geomagic studio12的⼯作界⾯，如图所⽰。
图2-1 Studio12的⼯作界⾯从图中可以看出Geomagic studio12的基本⼯作界⾯⼤体分为⼯具栏、管理器⾯板、三维视窗、状态及进度条、坐标系⼏⼤块。
视窗：显⽰当前⼯作对象，在视窗⾥可做选取⼯作⼯具栏：不同于菜单栏，⼯具栏提供的是常⽤命令的快捷按钮管理器⾯板：包含了管理器的按钮，允许控制⽤户界⾯的不同项⽬状态栏：提供给你信息：系统正在做什么和你能执⾏什么任务坐标系：显⽰坐标轴相对于模型的当前位置2.2 Geomagic studio 模块简介Geomagic Studio 提供业界最全⾯的解决⽅案，可将三维扫描数据和多边形⽹格转换为精确的曲⾯化三维数字模型，以⽤于逆向⼯程、产品设计、快速成型和分析。
作为将三维扫描数据转换为参数化 CAD 模型和三维 CAD 模型的最快速的⽅法，Geomagic Studio 提供了四个处理模块，分别是扫描数据处理（capture）、多边形编辑（wrp）、NURBS曲⾯建模（shape）、CAD曲⾯建模（fashion）扫描数据处理·处理⼤型三维点云数据集·从所有主要的三维扫描仪和数字化仪中采集点数据·优化扫描数据（通过检测体外孤点、减少噪⾳点、去除重叠）·⾃动或⼿动拼接与合并多个扫描数据集·通过随机点采样、统⼀点采样和基于曲率的点采样降低数据集的密度多边形编辑·根据点云数据创建精确的多边形⽹格·修改、编辑和清理多边形模型·⼀键⾃动检测并纠正多边形⽹格中的误差·检测模型中的图元特征（例如，圆柱、平⾯）以及在模型中创建这些特征·⾃动填充模型中的孔·将模型导出成多种⽂件格式（包括含有完全嵌⼊式三维模型的 PDF），以便在标准的 CAD 系统使⽤。
Geomagic studio 11界面熟悉1 软件的界面应用程序窗口布局主要分为两部分：模型管理器：包含了控制激活模型的各种按钮和激活命令的对话框视窗：显示模型和所有交互选择的结果。
视窗：显示当前工作对象，在视窗里可做选取工作。
菜单栏：菜单栏里提供了软件的所有命令。
工具栏：不同于菜单栏，工具栏提供的是常用命令的快捷按钮。
管理器面板：包含了管理器的按钮，允许你控制用户界面的不同项目。
模型管理器——显示在打开的模型中可获得的所有对象。
基本体素管理器——控制对象的各种显示项目。
材质管理器——控制应用材质贴图到激活对象上的设置。
显示管理器——控制在视窗中各种项目的显示，比如坐标轴指示器。
对话框管理器——管理每个命令的所有主要对话。
覆盖：提供信息，模型信息，边界框尺寸信息和内存使用信息。
其显示内容是由管理器面板上的显示管理器中的设置控制的。
坐标轴指示器：显示相对于模型的坐标轴的当前方向（这不是系统坐标0,0,0）。
状态文本：给你提供信息，系统正在做什么和你能执行什么任务。
计时器：显示一个操作的进程。
时钟：显示当前时间。
2 软件的操作2.1鼠标的使用中键：旋转 按住中键拖动：旋转 滑动中键滚轮：放大或缩小按住中键滑动+ ALT：移动2.2 常用快捷键新建：Ctrl+N 打开： Ctrl+O 保存： Ctrl+S撤销：Ctrl+Z 全屏显示： Ctrl+D 选项设置：Ctrl+X选择一个显示： Alt+1 全部显示：Alt+8 封闭多折线：空格全部选择：Ctrl+A 取消选择：Ctrl+C 取消选择的部分：Ctrl+左键 Ctrl 不间断的选择 shift 连续的选择2.3 选项设置菜单“工具”-“选项”，快捷键：Ctrl+X 进入选项设置。
需设置的参数有封装（曲面封装的最大圆周孔设为0）、语言设置为中国大陆。
3 geomagic studio 流程4 本章练习 – 熟悉软件启动软件一个点云数据，“文件”-“打开”，在杰魔的默认目录下找到“foot_surf.wrp”并打开。
Geomagic教程——基础点云和多边形的编辑（带视频）作者：无维网IceFai这是一个汽车钣金件的扫描数据，我们可以看到大概有90万点，我们有几个地方需要修复，同时有三个地方是设计上的需要（两个圆孔和一个矩形切口）为了加速我们旋转点云的速度，可以通过设置在动态旋转的时候点云的显示百分比来实现，在屏幕左边的显示面板（Display Panel）中切换到显示（Display）选项面板，并找到显示（Display％）选项页，并把点（Points）动态（Dynamic）的显示百分比设为25％。
下面我们开始真正的点数据处理，首先，我们必须先处理掉点云数据中的离散点,这些点通常都是远离我们的主点云并且并不参与我们想要的任何几何形状的表达。
而这些点的产生通常是因为我们在扫描过程中无意中从背景中取得的，比如是工程台、房间的墙壁或是工件的支撑架等等。
使用右侧的显示工具条中的图标切换到顶视图，然后放大点云，集中显示点云的左侧部分，然后把选择工具切换到套索（Lasso）选择方法，并拖动鼠标选择如图离散点。
选中的点会以红色显示，你可以重复叠加选择其它的点，但如果不小心选择了不想选择的点，你可以在按住Ctrl键的同时对不想选择的点进行反选便可以了选择好需要删除的点后，我们可以使用图标来进行删除，也可以直接按键盘上的Delete键来进行删除，然后使用快捷键Ctrl＋D来把模型是适合到整个图形区。
上面的方法是手工选择删除的方法，实际上我们还可以利用软件进行自动删除离散点。
菜单：Edit（编辑）⎝Select（选择）⎝Disconnected Components…（非连接组件），然后我们在选项页上把分离（Separation）选项从下拉框中选择Low（低）并把Size（尺寸）设为5.0。
点OK（确认）后，系统就会自动选择了所有和主点云分离的离散点。
选项中Separation（分离）选项指示了离主点云多远的点将视为离散点，而Size（尺寸）选项将决定多大规模的点将视为离散点。
探测轮廓线的曲面化流程Detect Contours 目标利用Detect Contours探测轮廓线工作流程在多边形模型上创建一个NURBS曲面。
这是Studio 8中最主要的改进，新的流程减少了NURBS曲面生成时间高达80%。
Shape Phase > Contours > Patches > Grids > NURBS形状阶段轮廓线曲面片格栅NURBS曲面打开数据步骤 1 - 打开文件partial_panel.wrp。
点击File文件> Open打开或点击Open a File打开文件图标。
点击Open打开。
进入Shape Phase形状阶段a)用预先定义的好的名为Activity的视图改变模型视图。
步骤 2 - 从Polygon Phase多边形阶段进入Shape Phase形状阶段。
b)点击Edit编辑> Phases阶段> Shape Phase形状阶段或点击ShapePhase形状阶段图标。
c)点击OK确定来创建一个新的patch layout曲面片布句图。
通过计算区域来探测轮廓线步骤 3 - 计算区域内的曲率，划分模型成若干低曲率区域。
点击Contours轮廓线> Detect Contours探测轮廓线或点击DetectContours探测轮廓线图标任何可用的选择工具都能用来画轮廓带。
默认工具是Paintbrush，因为大部分人发现它最好用。
步骤 5 - 放大模型一角，如下图所示。
a)点击View视图> Magnify In放大或点击Magnify In放大图标a)放置你的光标在视图区域，如下画一个新的轮廓带。
选择前选择后一片轮廓带仍留着，这个叫做island岛。
代替取消选择，你可以用RemoveIsland删除岛功能来移除部分轮廓带。
步骤 9 - 为了有利于取消选择过程，一系列图标被提供有利于更快的移除轮廓带的小区域或岛。
Geomagic Studio软件使用（参考资料）一、软件简介Geomagic Studio是美国Raindrop (雨滴)公司出品的逆向工程和三维检测软件，Geomagic Studio可轻易地从扫描所得的点云数据创建出完美的多边形模型和网格，并可自动转换为NURBS 曲面。
Geomagic Studio 可根据任何实物零部件自动生成准确的数字模型，它广泛应用于汽车、航空、制造、医疗建模、艺术和考古领域，Geomagic Studio主要功能包括：1、对扫描数据快速修补（降噪、采样和补洞）2、自动将点云数据转换为多边形（三角网格）3、对三角网格面自动曲率填孔、特征提取和各种必要编辑，快速减少多边形数目4、把多边形转换为NURBS曲面5、曲面分析（公差分析等）6、输出与CAD/CAM/CAE匹配的档案格式（IGS，STL，STEP，DXF等）7、支持多种CAD的参数转换，包括Pro/E、UG、SolidWorks、Autodesk Inventor等参数转换。
二、完整的流程如下步骤1 从点云中重建出三角网格曲面。
步骤2 对三角网格曲面编辑处理。
步骤3 模型分割，参数化分片处理。
步骤4 栅格化并NURBS拟合成CAD模型。
三、快速曲面重建的点阶段逆向工程中的点云大多是通过三维扫描系统采集，可表达出模型形状大量的点组成。
由于扫描仪的扫描技术限制以及扫描环境的影响，不可避免地带来多余的点云或噪点。
可手动选择这些点云进行删除，也可以执行命令“体外孤点”、“减少噪音”或在“非连接项”中选择对多余点进行删除，对话框中“厥值”：由软件自动过滤掉超过设定厥值的孤立噪声点。
在很多情况下，从扫描仪中得到的原始点云数据很大，为提高效率可以对点云数据进行采样。
该软件提供了四种采样模式：曲率采样、统一采样、等距采样和随机采样。
由于在模型特征处或曲率变化大的区域需要更多的点表达，所以在大部分情况下选择曲率采样。
选择采样的百分比可得到相应的点云数量。
Geomagic应用讲义（全面）Geomagic应用讲义数字化建模主要是指通过数据采集设备对物理原型进行扫描，获得点云数据，再通过相应的处理软件转变为曲线、曲面的过程。
Geomagic就是一种应用广泛的逆向建模软件。
应用Geomagic建模按进程分成五个阶段,Points Phase、Wrap Phase、Poly gons Phase、Shape Phase和CAD Phase。
第一阶段，Points Phase：在此阶段，执行Open或Import命令，输入数据采集设备对物理原型进行扫描获得的点云数据文件，每一个点云数据文件代表一帧图象，每帧图象都是完整的物理原型（Object）图象的一部分。
1.对每一帧图象的点云数据进行预处理，删除与Object无关的多余点云数据,保留有效的图象点云数据。
2.执行Tools>Registration>Manual Registration命令将若干帧图象拼接成一幅完整的Object图象，在Model Manager中选择一个Object将其固定锁定（Pin）,进一步执行Tools>Registration>Global Registration命令进行全局优化，提高整体Object图象的拼接精度。
3.执行Points>Merge Point Objects…命令将由若干帧图象拼接成的一幅完整的Object图象合并成一帧完整的Object图象。
4.对完整的Object图象的点云数据进行后置处理（如降噪、减点处理等）。
5.执行Points>Wrap…命令，根据点云密度的稀疏程度，选择Wrap Type。
正常情况下选择Surface选项，Object图象直接转入第三阶段Polygons Phase。
点云密度较稀时，选择Volume选项，Object图象转入第二阶段Wrap Phase。
第二阶段，Wrap Phase：此阶段为一过渡阶段，执行Edit>Phase>Polygon Phase命令，Object图象直接转入第三阶段Polygon Phase。
![[整理]Geomagic讲义整理.](https://img.taocdn.com/s1/m/df00359df90f76c660371a46.png)
Geomagic studio讲义目录1．逆向工程概述2．Geomagic studio软件及流程简介3．Studio 入门学习4．涵盖各个阶段处理技术—甲壳虫车的逆向工程5．点阶段---点云编辑6．点云数据注册&合并7．多边形基本编辑命令8．多边形高级阶段9．基本曲面创建（探测曲率）110．基本曲面创建（探测曲率）211．高级曲面编辑12．探测轮廓线的曲面处理13．Fashion基础阶段14．创建3D 特征一、逆向工程概述1.1 逆向工程定义逆向工程（Reverse Engineering，RE）也称反求工程，它是相对传统的设计而言。
是从一个存在的零件或原型入手，首先对其进行数字化处理，然后进行数据处理、曲面重建、构造CAD模型等，最后制造出产品的过程。
逆向工程技术能快速建立新产品的数据化模型，大大缩短新产品研发周期，提高企业产品设计和生产效率。
图1.1逆向工程流程图1.2 逆向工程与正向工程的区别传统的产品设计一般都是“从无到有”的过程，设计人员首先构思产品的外形、性能以及大致的技术参数等，再利用CAD建立产品的三维数字化模型，最终将模型转入制造流程，完成产品的整个设计制造周期，这样的过程可称为“正向设计”。
而逆向工程则是一个“从有到无”的过程，就是根据已有的产品模型，反向推出产品的设计数据，包括设计图纸和数字模型。
其各自的流程如下图所示：图1.2传统工业产品造型流程图1.3逆向工程造型流程1.3 逆向工程的应用逆向工程已成为当今CAD/CAM领域内研究的热点之一。
它在机械产品测量造型、计算机视觉、根据切片数据的医学影像重建等领域都有重要应用。
在制造业领域内逆向工程也有广泛的应用背景。
在下列情形下，需要将实物模型转换为CAD模型：(1) 尽管计算机辅助设计技术(CAD)发展迅速，各种商业软件的功能也日益强大，但目前还无法满足一些复杂曲面零件的设计需要，还存在许多使用粘土或泡沫模型代替CAD设计的情况，最终需要运用逆向工程将这些实物模型转换为CAD模型。
Geomagic studio讲义目录1．逆向工程概述2．Geomagic studio软件及流程简介3．Studio 入门学习4．涵盖各个阶段处理技术—甲壳虫车的逆向工程5．点阶段---点云编辑6．点云数据注册&合并7．多边形基本编辑命令8．多边形高级阶段9．基本曲面创建（探测曲率）110．基本曲面创建（探测曲率）211．高级曲面编辑12．探测轮廓线的曲面处理13．Fashion基础阶段14．创建3D 特征一、逆向工程概述1.1 逆向工程定义逆向工程（Reverse Engineering，RE）也称反求工程，它是相对传统的设计而言。
是从一个存在的零件或原型入手，首先对其进行数字化处理，然后进行数据处理、曲面重建、构造CAD模型等，最后制造出产品的过程。
逆向工程技术能快速建立新产品的数据化模型，大大缩短新产品研发周期，提高企业产品设计和生产效率。
图1.1逆向工程流程图1.2 逆向工程与正向工程的区别传统的产品设计一般都是“从无到有”的过程，设计人员首先构思产品的外形、性能以及大致的技术参数等，再利用CAD建立产品的三维数字化模型，最终将模型转入制造流程，完成产品的整个设计制造周期，这样的过程可称为“正向设计”。
而逆向工程则是一个“从有到无”的过程，就是根据已有的产品模型，反向推出产品的设计数据，包括设计图纸和数字模型。
其各自的流程如下图所示：图1.2传统工业产品造型流程图1.3逆向工程造型流程1.3 逆向工程的应用逆向工程已成为当今CAD/CAM领域内研究的热点之一。
它在机械产品测量造型、计算机视觉、根据切片数据的医学影像重建等领域都有重要应用。
在制造业领域内逆向工程也有广泛的应用背景。
在下列情形下，需要将实物模型转换为CAD模型：(1) 尽管计算机辅助设计技术(CAD)发展迅速，各种商业软件的功能也日益强大，但目前还无法满足一些复杂曲面零件的设计需要，还存在许多使用粘土或泡沫模型代替CAD设计的情况，最终需要运用逆向工程将这些实物模型转换为CAD模型。
(2) 外形设计师倾向使用产品的比例模型，以便于产品外形的美学评价，最终可通过运用逆向工程技术将这些比例模型用数学模型表达，通过比例运算得到美观的真实尺寸的CAD 模型。
(3) 由于各相关学科发展水平的限制，对零件的功能和性能分析，还不能完全由CAE来完成，往往需要通过试验来确定最终零件的形状，如在模具制造中经常需要通过试冲和修改模具型面方可得到最终符合要求的模具。
若将最终符合要求的模具测量并反求出其CAD 模型，在再次制造该模具时就可运用这一模型生成加工程序，就可大大减少修模量，提高模具生产效率，降低模具生产成本。
(4) 目前在国内，由于CAD/CAM技术运用发展的不平衡，普遍存在这样的情况：在模具制造中，制造者得到的原始资料为实物零件，这时为了能利用CAD/CAM技术来加工模具，必须首先将实物零件转换为CAD模型，继而在CAD模型基础上设计模具。
(5) 艺术品、考古文物的复制。
(6) 人体中的骨头和关节等的复制、假肢制造。
(7) 特种服装、头盔的制造要以使用者的身体为原始设计依据，此时，需首先建立人体的几何模型。
1.4 逆向工程关键技术介绍逆向工程的关键技术包括了数据采集、数据处理、CAD模型重构等，最后应用于下游CAD直接面向生产过程。
（一）、数据采集技术（1）、接触测量最初的三维数字化仪是探针式的，它一般由3～6个自由度的杆式机构和末端的探针组成，通过运动学计算得到末端探针触点的三坐标信息，其技术已比较成熟。
数据处理过程中采用了数字信号处理(DSP)技术和温度补偿技术，测量精度达到0.076 8～0.178 mm，测量速度可达到100点/S。
三坐标测量机(Coordinate Measuring Machine，CMM)也是广泛采用的接触式测量设备。
在逆向工程应用的初期，这种接触探针式的三维数字化仪是数据采集的重要手段，具有测量精度高、适应性强的优点。
但一般接触式测头测量效率低，数据需进行测头半径补偿，而且由于测量力的存在，对一些软质表面或易损伤物体表面无法进行测量。
接触式测量的优点a接触式探头发展时间较长，其机械结构及电子系统己相当成熟，具有较高的准确性和可靠性;b接触式测量噪声低、精度高且重复性好:c探头是直接接触工件表面工作的，与工件表面的反射特性、颜色及曲率关系不大，基本不受上述条件限制;d被测物体固定在三坐标测量机上，并配合测量软件，可快速准确地测出物体的基本几何形状，如面、圆、圆柱、圆锥、圆球等;接触式测量的缺点a接触式测量必须使用特殊的夹具，会导致较高的测量费用，不同形状的产品会要求不同的夹具，而使成本大幅度地增加:b探头是以逐点方式进行测量的，所以测量速度较慢:c不当的操作容易损害工件某些重要部位的表面精度，也会使探头损坏;d球形探头很容易因为接触力而造成磨耗，为维持一定的精度，需经常校正探头的直径; e检测一些内部元件有先天的限制，如测量内圆直径，触发探头的直径必定要小于被测内圆直径;f对三维曲面的测量，因传统接触式触发探头是感应元件，测得的数据是探头的球心位置，要测得物体真实外形，则需要对探头半径进行补偿，因此，可能会导致误差修正的问题:g接触探头在测量时，探头的力将使探头尖端部分与被测件之间产生局部变形，而影响到测量值的实际度数;h测量系统的支撑结构存在静态及动态误差;i由于探头出发机构的惯性及时间延迟，使探头产生超越现象，趋近速度会产生动态误差;（2）、非接触测量非接触式测量根据测量原理的不同，有光学测量法、工业CT测量法、核磁共振(MRI)测量法、超声波测量法、电磁测量法、层析法等方式，较为成熟的是光学测量法。
光学测量法又分为三角形法、结构光法、激光干涉法、计算机视觉法等。
其中结构光法被认为是目前对三维形状进行测量的最好方法之一。
结构光法的主要优点是测量范围大、稳定、速度快、成本低、设备携带方便、受环境影响小、易于操作，缺点是只能测量表面曲率变化不大的较平坦的物体，对于表面变化剧烈的物体，在陡峭处往往会发生相位突变，从而影响测量精度。
同时，测量精度易受工件本身的表面色泽、粗糙度的影响，为提高测量精度，需对被测量表面涂上“反差增强剂”或喷漆处理，以减小误差。
另外，还存在数据处理时间长、测量量程较短等问题。
非接触式测量的优点a 不必做探头半径补偿，因为激光光点位置就是工件表面的位置;b 测量速度非常快，不必象接触触发探头那样逐点进行测量;c 软工件、薄工件、不可接触的高精密工件可直接测量。
非接触式测量的缺点:a测量精度较差;b因非接触式探头大多数是接受工件表面的反射光或散射光，易受工件表面的反射条件的影响，如颜色、斜率等:c易受环境及杂散光影响，故噪声较高;d非接触式测量只做工件轮廓坐标点的大量取样，对边线处理、凹孔处理以及不连续形状的处理比较困难;e使用CCD做探测器时，成像镜头的焦距会影响测量精度，因工件几何外形变化大时成像会失焦，成像模糊:f工件表面的粗糙度会影响测量结果.数字化实验室数据采集设备仪器侧头Perceptron V4i规格：规范：V4i安装方式：6/7轴Romer手臂精度（2sigma）：0.024mm扫描速率：23040点/秒扫描频率：30HZ扫描线密度：768点/线Perceptron ScanWork V4i Cimcore Infinite 7自由度关节臂＋影响数据采集质量的关键因素主要包括有：a 测量方法本身的精度；经过大量的技术训练来掌握最佳的测量方法。
b 仪器的精确校准；随时校准设备来保证测绘精度。
c 测量范围的限制、阻挡；d 采集数据的局部缺少、被测物体表面的光洁度等。
需要采用其他的显影方式来帮助数据采集。
由于这些因素，测量数据一般要经过预处理后才能进行曲面拟合和CAD 模型重建。
（二）、数据处理技术数据处理的关键技术在于：多视拼合、噪声去除、数据简化、数据补缺。
(1)多视拼合无论是接触式或非接触式的测量方法，要完成样件所有表面的数据采集，必须进行多方位采集，数据处理时就涉及到了多视拼接技术，通常处理技术是：a.对从不同视角测量的样件数据确定一个合适的坐标变换方法进行拼接。
b.将从各个视图得到的点集合并到一个公共的坐标系下，从而得到一个完整的模型。
c.在样件上贴固定球作为识别标签。
根据每个视角观察的三个或三个以上不共线的标签来对数据进行拼合。
(2) 噪声去除在测量过程中，由于环境变化和其他人为的因素，数据点不可避免的会存在噪声，有必要对数据点进行去噪滤波。
数据滤波通常采用标准高斯、平均和中值滤波方法。
a.对于规则的数据点集，如激光扫描设备测量的单张数据呈点阵排列，采用滤波方法实现。
b.对散乱的数据点集，如多视拼合后的点云，就必须先建立数据点间的邻接关系。
各种滤波方法都是解决消除噪声点而又保证零件的棱、角等特征不被光滑的问题。
(3) 数据简化当测量数据的密度很高时，如光学扫描设备常采集到几十万、几百万甚至更多的数据点，存在大量的冗余数据,严重影响后续算法的效率，因此需要按一定要求减少测量点的数量。
不同类型的点云可采用不同的简化方法，对规则点云处理技术采取等间距均匀简化、倍率简化、等量简化、弦偏差简化等方法。
(4)数据补缺由于被测实物本身的几何拓扑原因或者是受到其它物体的阻挡，会存在部分表面无法测量、采集的数字化模型存在数据缺损的现象，因而需要对数据进行补缺。
深孔类零件就无法测全；在测量过程中，常需要一定的支撑或夹具，模型与夹具接触的部分，就无法获得真实的坐标数据；用于数据拼合的固定球和标签处的数据也无法测量，需要采用数据补缺技术：a.利用周围点的信息插值出缺损处的坐标，找到数据点间有一定的拓扑关系。
b.对三角化后的网格模型进行补缺，对三角网格模型中接近于平面多边形的孔洞进行修复.c.通过截平面族与孔洞周围网格模型的相交和 B 样条曲面插值，解决修复部分与整体曲面的光滑连接问题。
d.用扩散法在等值面上插入新的数据，实现三角网格模型的复杂孔洞边界的数据补缺。
数据处理软件介绍目前在国际市场上出现了多个与逆向工程相关的软件系统，主要有：SDRC公司的Imageware Surfacer, Raindrop Geomagic公司的Geomagic、英国DelCAM公司产品CopyCAD、英国MDTV公司的STRIM and Surface Reconstruction、英国Renishaw公司的TRACE，在一些流行的CAD/CAM集成系统中也开始集成了类似模块，如Lnigrahics中的Form Feature和Point Cloud功能、Pro/Engineering中的Pro/SCANTOOLS功能、Cimatron9. 0中的Reverse Engineering功能模块等。
