实训项目一 三维测量与数据处理

实训项目一 三维数据测量与处理一、工作任务完成实物的三维数据测量及数据处理，生成多边形模型。

二、工作方法采用三维测量设备对实物进行测量，将测量的数据导入逆向设计软件进行点阶段的数据处理及多边形阶段的数据处理，生成完整的较光顺的多边形模型。

三、工作所需的设备、仪器、工具或材料1. 扫描实物2. 柯尼卡美能达VIVID910扫描仪3. Geomagic Studio 逆向设计软件4. 电脑四、工作步骤及要求（一）数据的测量1. 测量件的准备。

如被扫描物体反光效果不佳，则应喷涂上显像剂；为了以后数据拼合的方便与准确，应在被扫描物表面上做上点标记。

2. 启动Konica Minolta VIVID 910三维扫描仪，再启动电脑，打开Geomagic Studio 10.0。

点击工具栏上的“插件”按钮出现图1所示的对话框。

3. 调整扫描仪与实物之间的距离与视角，保证实物在显像框的中心位置4. 点击图 1所示对话框中的 Scan 按钮，开始扫描。

根据出现的点的色谱，分析数据的质量，偏红表示太近，偏蓝表示实物离扫描仪稍远。

呈现绿色最好。

5. 点击图 1所示对话框的“确定”按钮，完成一个面的扫描。

6．将扫描物选择一个角度，重复步骤4）5），直至所有的面都被扫描到。

（二）数据的处理1．将扫描数据导入Geomagic Studio 软件，删除每片点云数据体外点、非连接项点。

2．进行点云注册合并、减少噪音、简化，得到一个完整而理想的点云数据，并封装成可用的多边形数据模型。

3．进行多边形阶段的基本处理，实现多边形网格的规则化，使物体表面变得光滑平坦。

图1 插件对话框项目工作报告企鹅储蓄罐三维数据测量与处理专业模具设计与制造班级 3 班姓名薛永霞学号 095303308 工作小组 1 日期 2010.9.25 成绩一、工作任务完成实物的三维数据测量及数据处理，生成多边形模型。

二、工作方法采用三维测量设备对实物进行测量，将测量的数据导入逆向设计软件进行点阶段的数据处理及多边形阶段的数据处理，生成完整的较光顺的多边形模型。

三、工作所需的设备、仪器、工具或材料5.扫描实物6.柯尼卡美能达VIVID910扫描仪7.Geomagic Studio逆向设计软件8.电脑四、工作步骤及要求（一）数据的测量1. 测量件的准备。

如被扫描物体反光效果不佳，则应喷涂上显像剂；为了以后数据拼合的方便与准确，应在被扫描物表面上做上点标记。

2. 启动Konica Minolta VIVID 910三维扫描仪，再启动电脑，打开Geomagic Studio 10.0。

点击工具栏上的“插件”按钮出现图1所示的对话框。

3. 调整扫描仪与实物之间的距离与视角，保证实物在显像框的中心位置4. 点击图1所示对话框中的Scan按钮，开始扫描。

根据出现的点的色谱，分析数据的质量，偏红表示太近，偏蓝表示实物离扫描仪稍远。

呈现绿色最好。

（二）数据的处理（点阶段）1，打开文件Step1 启动Geomagic 软件，单击【文件】>【打开】或单击工具栏的图标，打开“qq 企鹅.wrp ”。

图2-1所示为显示在浏览窗口的点云数据。

由图可以看到，它不仅包含了大量的扫描数据点，大约60392点，而且有体外点、噪声点。

因此，在重构曲面之前，需要进行数据点的处理。

Step2利用将图形中的体外点显示清楚，如图2-2所示红色点2-2体外点显示2—1扫描数据点2、删除孤立数据点Step3 利用套索工具图标，手动选择体外点，被选择的体外点将变为红色，如图2-3所示。

选择后单击工具栏上图标或用键盘上【delete 】键。

删除串选的孤立点。

注：体外点指的是存在于无体制外的点，这些点是由于扫描过程中不慎扫描到背景物（如支撑架）产生的。

体外点一般很容容易识别，因为这些点远离多数点云。

Step4 单击【编辑】--【选择】--【按面积】自动判断和删除这些少部分的、不需要的扫描点。

在所出现的百分比对话框中输入（5.00),单击【应用】，图形窗口将出现部分选中的红色数据。

单击【确定】退出该对话框。

Step5 单击工具栏上图标或用键盘上【delete 】键，删除串选的孤立点。

2-3串选体外点2-42-53、减少噪音点Step6单击【点】-【减少噪音】或单击图标，出现如图所示2-6对话框，图形窗口数据变为红色。

因为该储蓄罐是工艺品没有尖锐的棱角，所以选择【自由曲面形状】，平滑级别设置为中，单击【应用】。

2-64、手动对齐上部分模型Step6将其他不需要的数据右击【隐藏】，单击【工具】-【注册】-【手动注册】，-【n点注册】就可以选择模型上的重叠区域来对齐数据。

选择固定窗口数据、浮动窗口数据，转动数据使两窗口中的数据位置摆放大体一致。

选择对应点（至少3点，且不在同一直线上），如图2-7，2-8，2-9。

点击【注册器】，看标注偏差。

一般在0.02左右较好。

若大了【取消】重新注册。

【确定】。

注册好后选择下一个，直到用上所有数据。

5、自动对齐模型Step7 单击【工具】-【注册】-【全局注册】或者单击图标。

该命令将自动处理手工对齐的数据，是对其后的数据偏差数值最小。

Step8 在所出现的对话框中，如图2-10，单击【应用】。

该操作经过几次迭代计算，将适当的调整原来手工粗滤对齐的扫描数据，是对齐后的模型与原数据间的误差最2-82-9注册好的数据小。

6、合并数据Step9单击【点】-【合并点对象】，进行数据的合并。

Step10 单击图标选择非连接项，设置【分隔】为中间，大小5.0。

2-102-11Step11 单击选择体外孤点图标，设置【敏感性】大小为%85。

Step12 单击减少噪音图标，选择自由曲面形状，平滑级别设置为中，偏差限制为0.1，单击【应用】。

单击显示偏差。

如图最小偏差0.044，最大0.100，效果还是很好的。

单击【确定】Step13 单击图标统一采样。

采样前点数据为163684个，出现如2-14所示的对话框。

设置点间距为0.6，曲率优先设置为中，勾选保持边界。

单击【应用】。

采样后点数据变为48163个。

2-122-13 2-14Step14 单击封装图标，勾选曲面，噪音的降低设为自动，设定目标三角形的数值为60000，将控制质量的滑动条拉到中间。

勾选保持原始数据。

单击【确定】。

结果如图2-15。

（三）数据处理（多边形阶段）1、创建流形Step1 【多边形】-【创建流形】-【打开】2、修复相交区域Step2 【多边形】-【修复相交区域】-单击【应用】，如图出现提示框单击【确定】。

2-15进入多边形阶段的数据3-13、填充孔Step3 【多边形】-【填充孔】，查看孔，共2个，而这两个一个为质币孔，一个为底孔都是我们需要的孔。

将数据中不好的数据删除重新填充。

勾选上基于曲率的填充。

注：第一个图标：直接填充。

第二个图标边缘部分的缺口。

第三个图标用于长形孔，基于曲率填充效果不好的，采用此功能生成桥，单边桥或多边桥，便于填充。

第四个图标的作用是删除一些不好的数据，再用前面的功能图标重新进行填充。

第五个不常用，主要功能是移动数据。

下面我们将删除如图3-3所示的数据，对此进行重新填充。

填充时勾选上基于曲率。

单击图形上边界线即可。

4、去除特征step 看上去哪些区域不平滑的选中，单击【多边形】-【去除特征】。

5、砂纸打磨 3-23-3a 填充前3-3b 填充后 3-4a 去除特征前 3-4b 去除特征后Step6 单击【多边形】-【砂纸】，出现如图所示对话框，勾选松弛，设置强度大些，按住鼠标左键在不光滑表面移动。

勾选固定边界。

如果选错了或砂纸磨多了，按住ctrl+c，取消选择或返回上一步，只能返回一步。

6、简化Step7单击【多边形】-【简化】-减少到百分比为80.0，勾选固定边界。

单击【应用】，然后【确定】如图3-5。

3-57、松弛多边形Step8 单击【多边形】-【松弛】，设置平滑级别中，强度中，若是有棱角的零件一般不采用整体松弛。

单击【应用】-【确定】。

如图3-6.3-68、修复相交边缘Step9单击【多边形】-【修复相交区域】，同上第二步。

9、编辑边界。

Step10 单击你【边界】-【编辑】-勾选部分边界，对两个孔的边界进行控制点数的减少编辑。

是边界变直，光滑，如图3-7。

10、创建、拟合孔。

Step11单击【边界】-创建、拟合孔11、加厚Step12 单击【多边形】-【加厚】-厚度1mm,如图3-8。

3-7编辑前的边界 编辑后的边界 3-812、保存为STL格式或者iges格式五、思考题1. 试分析三坐标接触式测量和非接触式光学测量的特点和应用场合。

答：三坐标接触式测量：优点:精确度高，可直接测量工件的特定几何特性。

缺点，速度慢，需半径补偿，接触力大小影响测量值，接触力会造成公建及探头表面磨损。

目前，三坐标接触式测量已广泛用于机械制造业、汽车工业、电子工业、航空航天工业和国防工业等各部门。

非接触式光学测量：优点;速度快，不必做探头半径补偿，不伤害精度表面，可测量柔软工件等。

缺点，精度一般，陡峭面不易测量，激光无法照到的地方便无法测量，工件表面的明暗程度会影响测量的精度。

适用于测量各种软和薄的工件，可以探测工件上一般机械探测头难以探测到的部位。

2.分析从实物到重构的多边形曲面模型产生误差的原因。

由于实际测量过程中受到各种人为或随机因素的影响，在逆向工程的数据采集过程中，通常采用密集采样方式。

由于测量得到的“点云”数据非常庞大，但测量精度并非和测量数据点数量成正比，其中包含大量无用的数据给后续工作带来了困难；另外，应用三维光学测量系统采集复杂曲面原始测量数据时，扫描得到的产品外型数据会不可避免的引入数据误差，尤其是尖锐边和边界附近的测量数据，测量数据中的坏点，可能使该点及其周围的曲面片偏离原曲面；还有，由于测量采用的是光学原理，受光照条件、测量工件表面的反射特性和传感器噪声等的影响，测量数据还会存在大量无用的数据，即所谓“噪声”点，这些数据的存在对零件的造型有害无益2.减少噪声时，参数选项中自由曲面形状、菱柱形对应哪种模型作选择?答:自由曲面形：曲面较光滑，多数用于工艺品状菱柱形：具有小的锐边或小的细节特征并且需要保留的物体。

多用于机械零件工作报告总结通过本次实训报告，我对上课时老师讲得知识点又系统地复习和运用了一遍，对一些本来不熟悉的指令及快捷键在运用中又得以巩固并且更加熟悉。

现在对点阶段的处理和多边形阶段的处理不仅有了系统性的认识。

而且运用起来显得更加得心应手。

通过本次实训报告还提高了我对逆向工程这门课的兴趣。

对比桌上的企鹅储蓄罐，看着电脑上的模型，感觉太神奇了，并且这其中凝结着自己付出的汗水，像看到收获一样，感觉很欣慰。

在做的过程中曾遇到过许多不清楚的问题，这其中多亏孙老师的耐心指点和同学的帮助。