摘 要

在如今这个时代计算机技术和制造业的不断发展，计算机的三维重构技术在逆向工程技术上得到了很大的应用。为了能够更好的处理风扇叶片的精确测量问题，这篇论文研究了风扇曲面叶片的逆向工程造型办法，通过这个更好的解释了逆向工程概念、方法。通过采用光栅扫描技术得到了风扇叶片的云状数据，再利用geomagic软件对扫描数据进行处理并在曲面重构理论基础下进行风扇叶片表面重构，最后得到风扇叶片的表面重构造型，得到风扇叶片的三维图和二维图。与传统正向方法比较，这种方法具有高效率、高精度、高寿命、高解析度等特点，特别提高了新产品开发的时间以及品质检测。

关键词： 逆向工程；非接触测量；云状数据；重构

Non-contact measurement and 3d reconstruction of fan blades

Abstract

In this era of computer technology and manufacturing, the 3d reconstruction of computers has been widely used in reverse engineering. In order to be able to better deal with the precise measurement of the fan blade, this paper studies the measures for the reverse engineering modeling of fan blade surface by the better explained the concept of reverse engineering, the method. The fan blade is obtained by using raster scan technology of cloud data, using geomagic software to scan data processing and surface reconstruction theory under the fan blade surface reconstruction, finally get the fan blade surface reconstruction model, get the fan blade 3 d and 2 d figure. Compared with traditional forward method, this method has high efficiency, high precision, high life, high resolution, etc, especially improve the time of new product development and quality detection.

Key words：Reverse engineering; Non-contact measurement; Cloud data; refactoring

目录

1 绪论 1

1.1引言 1

1.2课题提出的背景及意义 1

1.2.1逆向工程在国内外研究状况 1

1.2.2逆向工程的原理及特点 3

1.2.3逆向工程的流程及应用领域 4

1.2.4课题的目的及意义 4

1.3研究内容 5

2 逆向工程的设备 6

2.1扫描设备 6

2.2扫描原理以及实体的扫描 7

2.3点云的处理软件 8

2.4曲面的处理软件 9

2.5曲面重构 10

2.6模型重构 11

2.7实体建模 11

2.8本章总结 12

3 风扇叶片的建模过程 13

3.1逆向开发风扇叶片的过程 13

3.2风扇叶片模型的分析 13

3.3对风扇的全面扫描 14

3.3.1设备的连接 14

3.3.2建立工程 14

3.3.3系统标定 14

3.3.4前期准备 20

3.3.5单次扫描 21

3.3.6连续多次扫描 23

3.3.7模型编辑 24

3.3.8拼接 25

3.3.9模型后处理 32

3.4本章小结 36

4 三维打印 37

4.1风扇叶片的立像 37

4.2风扇叶片模型的快速成型 37

4.2.1快速成型技术的介绍及其选择仪器 37

4.2.2熔融层积式打印机的使用 38

4.2.3风扇叶片的三维打印 38

4.2.4对打印出的模型进行处理 40

4.3本章小结 41

结 论 42

致 谢 43

参考文献 44

1 绪论

1.1引言

逆向工程在机械设计方面有广泛的应用，它是测量的某些物理或模型的测量,根据测量数据重建三维CAD模型的几何建模方法的物理过程,是一个从样本生成的数字信息产品模型的基础上,产品设计开发和生产的整个过程。其目的是吸收国内外先进技术，为了能够在世界先进水平的生产技术上有一定的领先地位,获得了市场得竞争力。近年来逆向工程技术的迅速发展,它是现今快速设计和制造技术的重要分支,能够把产品的生产周期大大的缩短了,因此已广泛应用于制造业领域。

1.2课题提出的背景及意义

1.2.1逆向工程在国内外研究状况

逆向工程技术现在被国内外的学术会议作为了重要的议题，采用逆向工程，能够对原有的产品的快速消化吸收有很大帮助，在原来的基础上进行很多创新设计，设计出那些适合市场的产品，这些方式能够对企业的竞争力有很好的效果。因而，每个国家都相继成立了逆向工程技术系统的研究中心，并且各国也相继建成了和逆向工程有关的设备制造公司，大批量的专业软件公司和材料供应厂被政府支持和鼓励，大量的教育、科研机构和基金会的赞助以及很多快速成型设备的制造者都相继从事了这行，这就创造了一个很强大的集体。这些都为了逆向工程技术发展以及应用开发了很好的发展空间。

说道三坐标测量机以及扫描仪这两个机器在日本、德国、英国等国家应用比较广泛。英国的CYCLON2高速扫描仪和TALYSCAN150度的传感扫描仪，德国的ATOS扫描仪以及日本的PIX-30网点式扫描仪是世界上比较好的设备。CYCLON2高速扫描仪精度可达0.02mm可以进行精密扫描；ATOS扫描仪能够随意的围绕着零件移动，它很灵活。一般是用于汽车的造型比较多也可以用于其他的外饰造型。PIX-30网点式扫描仪和TALYSCAN150度传感扫描仪特点高速、功能复合化。美国现在已经建成了逆向工程中心它具有测量、设计、快速成型和数控加工集成的作用,在除了上述的国家和地区商业化的逆向工程的设备和系统软件已经开始用于生产,有效地提高企业的生存力和竞争力,并提高了生产力的发展,反向工程在国外已经取得了很大的进步。

虽然说中国的制造业在世界上排名靠前，在这方面是一个大国，但是我们的制造水平还没有达到这种顶尖的水平，是比上述国家落后的，我们的很多产品是用比我们水平高的国家的技术。在用其他国家的技术时候，我们在原有的技术上进行了一系列的改进。逆向工程技术作为一个工具，在原有的产品上进行设计来得到新产品，提高了开发效率，可以达到很多企业的要求，并能够在当今这个市场中得到立足。在中国，逆向工程的研究比国外的要晚，花的钱少，没有很多的创新研究。在20世纪90年代中期，逆向工程技术的研究才刚刚开始在我国得到了迅速发展和推广。国内从事测量机的企业有北京的天远三维科技有限公司和宁波的德立星科公司。前者主要从事三维扫面系统的开发、制造和技术服务。产品是三维扫描仪。后者从事的是三坐标精密测量，三维激光扫描，逆向系统开发，制造技术服务和设备供应。