基于断层扫描复杂铸造模具的STL三维表面模型重建

《材料成型综合实验》3D打印实验报告一、实验目的1、掌握快速成型加工原理、方法及在模具加工中的应用；2、了解快速成型机床的组成、工作原理和操作方法。

二、实验仪器HTS-400pl快速成型机、树脂丝材、计算机等三、实验原理3D打印即快速成型技术的一种，又称增材制造，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉未状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。

RP技术基本原理：离散—堆积（叠加）。

3D打印技术与激光成型技术基本上是一样的。

简单来说，就是通过采用分层加工、迭加成形，逐层增加材料来生成3D实体。

称它为“打印机”的原因是参照了其技术原理，3D打印机的分层加工过程与喷墨打印机十分相似。

首先是运用计算机设计出所需零件的三维模型，然后再根据工艺需求，按照一定规律将该模型离散为一系列有序的单位，通常在Z向将其按照一定的厚度进行离散，把原来的三维CAD模型变成一系列的层片；然后再根据每个层片的轮廓信息，输入加工参数，然后系统后自动生成数控代码；最后由成型一系列层片并自动将它们连接起来，最后得到一个三维物理实体。

四、实验过程基本过程如下：对要打印的零件进行三维建模，绘制三维图形，保存STL通用格式。

用3D 打印软件打开保存的STL格式的零件，在3D打印软件中设置相关打印参数，生成路径。

将3D软件生成的GSD格式用插卡的形式放在打印机里。

随后启动打印机即可。

实验的详细过程如下：首先进行的三维模型构建经常使用的软件有Pro/E、UG、SolidWorks、激光扫描、CT断层扫描等。

然后要对三维模型做近似处理，也就是用三角形平面来逼近原来的模型（STL文件）。

近似处理后进行切片处理，即对加工方向（Z方向）进行分层（间隔一般取0.05m--0.5mm，常用0.1mm ）。

之后进行打磨、抛光、涂挂、烧结等后处理步骤。

最后成型加工。

成型头（激光头或喷头）按各截面轮廓信息扫描。

其中分解（离散）过程由计算机完成，组合（堆积）过程由成型机完成，后处理过程中的结构与性能的加强由其他辅助设备完成。

ug逆向设计之stl文件建模造型技巧及思路全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：UG逆向设计是一种利用UG软件将实物模型转化为数字模型的过程。

在这个过程中，STL文件建模是一种常用的技术手段。

STL文件是指“Stereolithography”（立体光刻）的缩写，它是一种用于制造3D 打印零件的标准文件格式。

在逆向设计中，通过将实物模型进行扫描、建模、分析等步骤，最终可以得到一个符合设计要求的数字模型。

接下来，我们将介绍一些关于UG逆向设计中STL文件建模的技巧和思路。

一、扫描实物模型在进行UG逆向设计之前，首先需要将实物模型进行扫描。

扫描可以利用3D扫描仪进行，也可以通过拍摄照片后进行后期处理。

扫描后得到的文件通常是点云数据或三维网格数据。

在使用UG软件进行建模之前，需要对扫描到的点云数据进行处理，将其转换为STL文件格式，这样才能进行后续的建模工作。

二、建立STL模型在UG软件中，建立STL模型通常需要进行以下几个步骤：1.导入STL文件：在UG软件中打开“文件”菜单，选择“导入”，然后选择扫描到的STL文件进行导入。

导入后软件会自动将STL文件转换为三维模型显示在界面上。

2.修复模型：在导入STL文件后，通常会出现一些模型不完整、缺失、过于复杂等问题。

这时需要对模型进行修复。

可以使用UG软件提供的修复工具，也可以手动修复模型。

3.模型切割：有些模型可能太大或者太复杂，需要进行切割。

UG软件提供了切割工具，可以根据需要将模型切割成较小的部分进行处理。

4.模型优化：建立STL模型之后，可能需要对模型进行优化。

例如去除多余的细节、调整模型形状等。

通过以上步骤，就可以建立一个满足设计要求的STL模型。

在建模过程中，需要不断调整和优化，直到达到最佳效果。

三、思路和技巧进行UG逆向设计时，需要注意以下几点：1.选择合适的扫描工具和软件：在进行实物模型扫描时，选择合适的扫描工具和软件非常重要。

不同的扫描工具和软件有不同的精度和适用范围，需要根据具体情况选择。

No2Apr第2期（总第225期）2021年4月机 械 工 程 与 自 动 化MECHANICAL ENGINEERING & AUTOMATION文章编号= 1672-6413（2021）02-0052-03基于逆向工程的复杂工艺品设计及快速成型櫜夏会芳，汤剑，张琳琅，苏秀芝（武汉华夏理工学院智能制造学院，湖北武汉430223）摘要：为解决复杂工艺品的逆向建模及成型问题，以兵马俑人俑工艺品为例，应用三维激光扫描设备、Geomagic Wrap 软件、Geomagic Design X 软件、Geomagic Control X 软件和3D 打印技术进行逆向设计和快速成型，实现模型的快速复制，提高了复杂型面产品的开发能力，降低了产品的研发成本。

关键词：逆向工程；工艺品；快速成型中图分类号： TP3917 文献标识码： A0 引言1. 1 扫描前处理逆向工程（Reverse Engineering ）也称反求工程或 逆向设计，是将已有产品模型（实物模型）转化为工程 设计模型和概念模型，并在此基础上解剖、深化和再创 造的一系列分析方法和应用技术的组合［1］。

逆向工程的过程大致如下：首先由数据采集设备 获取样件表面数据，其次导入专门的数据处理软件或 带有数据处理的三维CAD 软件进行前处理，然后进 行曲面和三维实体重构，在计算机上复现实物样件，并 在此基础上进行修改和创新设计，最后对再设计的对 象进行实物制造。

其中从数据采集到CAD 模型的建 立是反求工程中的关键技术。

本文以兵马俑人俑工艺品为研究对象，利用逆向 工程技术对人俑模型进行逆向建模。

1人俑三维数据采集本次扫描选用日本柯尼卡美能达三维扫描仪 RANGE7对人俑模型进行数据采集。

柯尼卡美能达 三维扫描仪属于非接触式光学扫描仪，物体表面明暗 程度会影响扫描数据的质量，另外要获得物体表面完 整的数据，需多方位扫描［］。

所以扫描前处理主要是 表面处理、贴标记点。

如何使用3D扫描仪进行模型重建与打印3D扫描技术的快速发展对模型重建和打印提供了更加便捷和精确的工具。

通过使用3D扫描仪，我们可以将实际物体转化为数字点云模型，并利用3D打印技术将其重新制造出来。

本文将详细介绍如何使用3D扫描仪进行模型重建与打印。

首先，为了开始使用3D扫描仪，我们需要一个合适的设备。

市场上有多种类型和规格的3D扫描仪可供选择，从激光扫描仪到结构光扫描仪，各种不同的扫描技术都有其独特的优点和特点。

在选择3D扫描仪时，主要考虑以下几个因素：扫描精度、扫描速度、扫描范围和设备价格。

选择好合适的扫描仪后，我们需要做一些准备工作。

首先，确保扫描场地的照明充足，并且背景干净且无其他物体干扰。

接下来，安装3D扫描软件，并确保与扫描仪完全兼容。

然后，根据扫描仪的使用说明进行设备设置和校准。

开始进行模型重建的过程之前，我们需要先理解一些基本的扫描原理和术语。

3D扫描仪通过逐个采集物体表面的点云数据来创建3D模型。

点云是由扫描仪测量的三维坐标点组成的集合，它们表示了物体表面的形状和几何信息。

然后，使用扫描软件将这些点云数据转换为三维模型，以便后续的打印和编辑。

在进行扫描时，按照扫描仪的操作指南，将扫描仪保持稳定并保持适当的扫描距离。

通常，首先选择物体的一个侧面进行扫描，并确保将整个物体表面覆盖完整。

然后旋转物体，继续扫描其他侧面，直到完成对整个物体的扫描。

注意确保扫描覆盖的重叠度足够，以便软件可以将所有点云数据正确地拼接在一起。

完成扫描后，我们可以使用扫描软件对点云数据进行重建和编辑。

常见的3D扫描软件包括MeshLab、Geomagic、Autodesk Recap等。

通过这些软件，我们可以进行点云数据的清洁、对齐、融合和修复等操作。

可以根据需要进行模型细节的调整和修改，以获得更加完美的结果。

一旦我们完成了重建和编辑过程，就可以进行3D打印了。

将模型导出为STL 或其他兼容的文件格式，并使用3D打印机进行打印。