基于三維重建的逆向工程

基于三維重建的逆向工程姓名：學(xué)號：【摘要】隨著逆向工程技術(shù)的不斷發(fā)展，逆向工程已經(jīng)成為聯(lián)系新產(chǎn)品開發(fā)過程中各種先進(jìn)技術(shù)的紐帶。本文介紹了逆向工程三維重建的基本步驟以及逆向工程對新產(chǎn)品的開發(fā)的意義，并且對三維重建過程中所用的技術(shù)進(jìn)行了有針對性地介紹。最后就三維重建研究今后可能的發(fā)展方向做出了一些探討。關(guān)鍵詞:逆向工程；三維重建；曲面重建；曲線擬合一、引言傳統(tǒng)工業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程是一個(gè)“從無到有”的過程，可稱為“正向工程”。逆向工程則是一個(gè)“從有到無”的過程。就是在沒有產(chǎn)品原始圖樣和文檔的情況下，對產(chǎn)品實(shí)物進(jìn)行測量和工程分析，重構(gòu)幾何模型，設(shè)計(jì)師在此基礎(chǔ)上可進(jìn)一步對產(chǎn)品進(jìn)行剖析、深化和再創(chuàng)造得出新產(chǎn)品的數(shù)字化模型，并生成數(shù)控程序，由數(shù)控機(jī)床重新加工復(fù)制出新產(chǎn)品的過程。逆向工程在新產(chǎn)品開發(fā)之中的應(yīng)用將大大加快產(chǎn)品的研發(fā)速度，其具體步驟如圖1所示。產(chǎn)品創(chuàng)新新產(chǎn)品數(shù)字化模型新產(chǎn)品產(chǎn)品/模具CAE/CAM/RP曲面重建實(shí)體重構(gòu)實(shí)時(shí)渲染數(shù)據(jù)預(yù)處理測量數(shù)據(jù)樣品或模型·產(chǎn)品創(chuàng)新新產(chǎn)品數(shù)字化模型新產(chǎn)品產(chǎn)品/模具CAE/CAM/RP曲面重建實(shí)體重構(gòu)實(shí)時(shí)渲染數(shù)據(jù)預(yù)處理測量數(shù)據(jù)樣品或模型圖1二、數(shù)據(jù)測量技術(shù)數(shù)據(jù)采集就是利用坐標(biāo)測量技術(shù)得到逆向建模數(shù)據(jù)?？傮w而言，坐標(biāo)測量設(shè)備分為非破壞性測量設(shè)備和破壞性測量設(shè)備兩大類。非破壞性測量設(shè)備可以劃分為接觸式和非接觸類兩大類，接觸式掃描一般用于易定位且形狀簡單的硬質(zhì)物體，設(shè)備成本比較低。非接觸式測量是基于光學(xué)、聲學(xué)和磁學(xué)等原理，對材質(zhì)無要求，而且掃描速度更快，但是設(shè)備成本較高。破壞性測量主要是自動斷層掃描技術(shù)，斷層掃描技術(shù)一種是基于CT的無損斷層掃描技術(shù)；一種是破壞式的斷層掃描技術(shù)。破壞式的斷層掃描技術(shù)相比于非破壞性測量的最大優(yōu)點(diǎn)就是其可以測量工件的內(nèi)部信息，但是需要破壞工件，CT既可以獲得工件的內(nèi)部數(shù)據(jù)同時(shí)又不會破壞工件，但是無論CT還是破壞式的斷層掃描技術(shù)測量精度都低，這兩種測量方法對于構(gòu)建生物體模型運(yùn)用于醫(yī)學(xué)上有重大的意義。而且將CT技術(shù)獲得的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)與3D打印技術(shù)結(jié)合可以快速得到一個(gè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息完整的模型。三、測量數(shù)據(jù)預(yù)處理技術(shù)數(shù)據(jù)逆處理是逆向工程的一項(xiàng)重要的環(huán)節(jié)，這決定后續(xù)重建的模型準(zhǔn)確度，同時(shí)也會使后續(xù)的曲面重建更方便。預(yù)處理的第一步就是噪聲點(diǎn)處理，其目的就是去除冗余的數(shù)據(jù)點(diǎn)，這個(gè)過程既要求要去除冗余的點(diǎn)又要保持有用的點(diǎn)不被刪除，所以是一個(gè)十分復(fù)雜的過程，需要設(shè)計(jì)者有足夠的耐心。其次就是對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行分塊，主要有基于邊和基于面的兩種方法?；谶吘褪峭ㄟ^確定邊界點(diǎn)來確定邊界環(huán)，再通過判斷點(diǎn)是否在所確定的環(huán)內(nèi)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的分塊。基于面就是首先確定哪些點(diǎn)可以構(gòu)成一個(gè)曲面，然后再運(yùn)用各種軟件將各個(gè)曲面與剩下的點(diǎn)連接起來從而完成曲面的擬合。但是就實(shí)際而言，如果知道如何將數(shù)據(jù)進(jìn)行分塊自然就可以擬合出最佳的曲面，如果知道曲面的形狀我們自然就可以進(jìn)行數(shù)據(jù)分塊，所以在實(shí)際的操作過程之中數(shù)據(jù)預(yù)處理與曲面重建是一起進(jìn)行的，需要設(shè)計(jì)人員一邊構(gòu)建曲面一邊分析誤差大小從中得出最佳的曲面。四、曲面重建1.1點(diǎn)云——曲面當(dāng)我們進(jìn)行基于面的數(shù)據(jù)分塊之時(shí)由點(diǎn)云直接得到曲面片，再由曲面片經(jīng)過過渡、修剪、縫合得到預(yù)期的曲面。1.2點(diǎn)云——曲線——曲面這種方法首先要由點(diǎn)云構(gòu)建截面線等特征曲線，然后由特征曲線放樣、旋轉(zhuǎn)、拉伸、掃掠等多種方式得到曲面片，再由曲面片經(jīng)過過渡、修剪、縫合得到預(yù)期的曲面。1.3點(diǎn)云+曲線——曲面在基于邊的數(shù)據(jù)劃分之中得出點(diǎn)云的邊界線和網(wǎng)格線，之后再由這些邊界線和網(wǎng)格線以及其中所包含的點(diǎn)擬合出曲面片，再由曲面片經(jīng)過過渡、修剪、縫合得到預(yù)期的曲面。也由此可以看出數(shù)據(jù)預(yù)處理與曲面重建是同時(shí)進(jìn)行的，在不斷的重建和修改之中得出最優(yōu)的曲面。五、實(shí)體重構(gòu)在完成了曲面重建之后就要進(jìn)行實(shí)體重構(gòu)，如果曲面重建得出的外表面比較簡單直接利用縫合增厚就可以建立實(shí)體，但是多數(shù)情況下不能采用增厚就只能使用偏置外表面來建立實(shí)體。六、逆向工程與新產(chǎn)品開發(fā)逆向工程是將現(xiàn)有的模型經(jīng)過一定的手段轉(zhuǎn)化為概念模型和工程設(shè)計(jì)模型，但是逆向工程的主要目的并不是實(shí)物原型再現(xiàn)而是創(chuàng)新設(shè)計(jì)。而新產(chǎn)品的開發(fā)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，比如汽車外形復(fù)雜自由曲面的設(shè)計(jì)，只有建立了正確的產(chǎn)品數(shù)字化模型才能對產(chǎn)品進(jìn)行后續(xù)的分析甚至完成產(chǎn)品的實(shí)際制造。逆向工程的優(yōu)勢就在于對復(fù)雜自由曲面的設(shè)計(jì)和點(diǎn)云的強(qiáng)大處理功能，這有助于建立產(chǎn)品數(shù)字化模型，再通過產(chǎn)品數(shù)字化模型的優(yōu)化設(shè)計(jì)，以達(dá)到進(jìn)一步改善原型設(shè)計(jì)的目的，運(yùn)用逆向工程可以大大縮短產(chǎn)品開發(fā)的周期，避免諸多產(chǎn)品開發(fā)中的彎路。七、三維重建研究的發(fā)展方向隨著經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展，國與國、企業(yè)與企業(yè)之間的競爭越來越激烈，科技的發(fā)展也越來越快，如何又快又好地發(fā)展科技已經(jīng)成為各國家和企業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)，只有對他人的科技成就進(jìn)行充分的吸收和創(chuàng)新才不會在發(fā)展的洪流之中被淹沒。在這種形勢下逆向工程依舊具有強(qiáng)大的生命力，而逆向工程想要得到預(yù)期的模型曲面重建是關(guān)鍵，簡化曲面重建的步驟提高曲面重建的準(zhǔn)確度將大大提高逆向工程產(chǎn)品開發(fā)的周期和產(chǎn)品的質(zhì)量。

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咖啡店創(chuàng)業(yè)計(jì)劃書第一部分：背景在中國，人們越來越愛喝咖啡。隨之而來的咖啡文化充滿生活的每個(gè)時(shí)刻。無論在家里、還是在辦公室或各種社交場合，人們都在品著咖啡?？Х戎饾u與時(shí)尚、現(xiàn)代生活聯(lián)系在一齊。遍布各地的咖啡屋成為人們交談、聽音樂、休息的好地方，咖啡豐富著我們的生活，也縮短了你我之間的距離，咖啡逐漸發(fā)展為一種文化。隨著咖啡這一有著悠久歷史飲品的廣為人知，咖啡正在被越來越多的中國人所理解。第二部分：項(xiàng)目介紹第三部分：創(chuàng)業(yè)優(yōu)勢目前大學(xué)校園的這片市場還是空白，競爭壓力小。而且前期投資也不是很高，此刻國家鼓勵大學(xué)生畢業(yè)后自主創(chuàng)業(yè)，有一系列的優(yōu)惠政策以及貸款支持。再者大學(xué)生往往對未來充滿期望，他們有著年輕的血液、蓬勃的朝氣，以及初生牛犢不怕虎的精神，而這些都是一個(gè)創(chuàng)業(yè)者就應(yīng)具備的素質(zhì)。大學(xué)生在學(xué)校里學(xué)到了很多理論性的東西，有著較高層次的技術(shù)優(yōu)勢，現(xiàn)代大學(xué)生有創(chuàng)新精神，有對傳統(tǒng)觀念和傳統(tǒng)行業(yè)挑戰(zhàn)的信心和欲望，而這種創(chuàng)新精神也往往造就了大學(xué)生創(chuàng)業(yè)的動力源泉，成為成功創(chuàng)業(yè)的精神基礎(chǔ)。大學(xué)生創(chuàng)業(yè)的最大好處在于能提高自己的潛力、增長經(jīng)驗(yàn)，以及學(xué)以致用;最大的誘人之處是透過成功創(chuàng)業(yè)，能夠?qū)崿F(xiàn)自己的理想，證明自己的價(jià)值。第四部分：預(yù)算1、咖啡店店面費(fèi)用咖啡店店面是租賃建筑物。與建筑物業(yè)主經(jīng)過協(xié)商，以合同形式達(dá)成房屋租賃協(xié)議。協(xié)議資料包括房屋地址、面積、結(jié)構(gòu)、使用年限、租賃費(fèi)用、支付費(fèi)用方法等。租賃的優(yōu)點(diǎn)是投資少、回收期限短。預(yù)算10-15平米店面，啟動費(fèi)用大約在9-12萬元。2、裝修設(shè)計(jì)費(fèi)用咖啡店的滿座率、桌面的周轉(zhuǎn)率以及氣候、節(jié)日等因素對收益影響較大?？Х瑞^的消費(fèi)卻相對較高，主要針對的也是學(xué)生人群，咖啡店布局、格調(diào)及采用何種材料和咖啡店效果圖、平面圖、施工圖的設(shè)計(jì)費(fèi)用，大約6000元左右3、裝修、裝飾費(fèi)用具體費(fèi)用包括以下幾種。(1)外墻裝飾費(fèi)用。包括招牌、墻面、裝飾費(fèi)用。(2)店內(nèi)裝修費(fèi)用。包括天花板、油漆、裝飾費(fèi)用，木工、等費(fèi)用。(3)其他裝修材料的費(fèi)用。玻璃、地板、燈具、人工費(fèi)用也應(yīng)計(jì)算在內(nèi)。整體預(yù)算按標(biāo)準(zhǔn)裝修費(fèi)用為360元/平米，裝修費(fèi)用共360*15=5400元。4、設(shè)備設(shè)施購買費(fèi)用具體設(shè)備主要有以下種類。(1)沙發(fā)、桌、椅、貨架。共計(jì)2250元(2)音響系統(tǒng)。共計(jì)450(3)吧臺所用的烹飪設(shè)備、儲存設(shè)備、洗滌設(shè)備、加工保溫設(shè)備。共計(jì)600(4)產(chǎn)品制造使用所需的吧臺、咖啡杯、沖茶器、各種小碟等。共計(jì)300凈水機(jī)，采用美的品牌，這種凈水器每一天能生產(chǎn)12l純凈水，每一天銷售咖啡及其他飲料100至200杯，價(jià)格大約在人民幣1200元上下?？Х葯C(jī)，咖啡機(jī)選取的是電控半自動咖啡機(jī)，咖啡機(jī)的報(bào)價(jià)此刻就應(yīng)在人民幣350元左右，加上另外的附件也不會超過1200元。磨豆機(jī)，價(jià)格在330―480元之間。冰砂機(jī)，價(jià)格大約是400元一臺，有點(diǎn)要說明的是，最好是買兩臺，不然夏天也許會不夠用。制冰機(jī)，從制冰量上來說，一般是要留有富余?？钪票鶛C(jī)每一天的制冰量是12kg。價(jià)格稍高550元，質(zhì)量較好，所以能夠用很多年，這么算來也是比較合算的。5、首次備貨費(fèi)用包括購買常用物品及低值易耗品，吧臺用各種咖啡豆、奶、茶、水果、冰淇淋等的費(fèi)用。大約1000元6、開業(yè)費(fèi)用開業(yè)費(fèi)用主要包括以下幾種。(1)營業(yè)執(zhí)照辦理費(fèi)、登記費(fèi)、保險(xiǎn)費(fèi);預(yù)計(jì)3000元(2)營銷廣告費(fèi)用;預(yù)計(jì)450元7、周轉(zhuǎn)金開業(yè)初期，咖啡店要準(zhǔn)備必須量的流動資金，主要用于咖啡店開業(yè)初期的正常運(yùn)營。預(yù)計(jì)2000元共計(jì)： 120000+6000+5400+2250+450+600+300+1200+1200+480+400+550+1000+3000+450+2000=145280元第五部分：發(fā)展計(jì)劃1、營業(yè)額計(jì)劃那里的營業(yè)額是指咖啡店日常營業(yè)收入的多少。在擬定營業(yè)額目標(biāo)時(shí)，必須要依據(jù)目前市場的狀況，再思考到咖啡店的經(jīng)營方向以及當(dāng)前的物價(jià)情形，予以綜合衡量。按照目前流動人口以及人們對咖啡的喜好預(yù)計(jì)每一天的營業(yè)額為400-800，根據(jù)淡旺季的不同可能上下浮動2、采購計(jì)劃依據(jù)擬訂的商品計(jì)劃，實(shí)際展開采購作業(yè)時(shí)，為使采購資金得到有效運(yùn)用以及商品構(gòu)成達(dá)成平衡，務(wù)必針對設(shè)定的商品資料排定采購計(jì)劃。透過營業(yè)額計(jì)劃、商品計(jì)劃與采購計(jì)劃的確立，我們不難了解，一家咖啡店為了營業(yè)目標(biāo)的達(dá)成，同時(shí)有效地完成商品構(gòu)成與靈活地運(yùn)用采購資金，各項(xiàng)基本的計(jì)劃是不可或缺的。當(dāng)一家咖啡店設(shè)定了營業(yè)計(jì)劃、商品計(jì)劃及采購計(jì)劃之后，即可依照設(shè)定的采購金額進(jìn)行商品的采購。經(jīng)過進(jìn)貨手續(xù)檢驗(yàn)、標(biāo)價(jià)之后，即可寫在菜單上。之后務(wù)必思考的事情，就是如何有效地將這些商品銷售出去。3、人員計(jì)劃為了到達(dá)設(shè)定的經(jīng)營目標(biāo)，經(jīng)營者務(wù)必對人員的任用與工作的分派有一個(gè)明確的計(jì)劃。有效利用人力資源，開展人員培訓(xùn)，都是我們務(wù)必思考的。4、經(jīng)費(fèi)計(jì)劃經(jīng)營經(jīng)費(fèi)的分派是管理的重點(diǎn)工作。通常能夠?qū)⒖Х鹊杲?jīng)營經(jīng)費(fèi)分為人事類費(fèi)用(薪資、伙食費(fèi)、獎金等)、設(shè)備類費(fèi)用(修繕費(fèi)、折舊、租金等)、維持類費(fèi)用(水電費(fèi)、消耗品費(fèi)、事務(wù)費(fèi)、雜費(fèi)等)和營業(yè)類費(fèi)用(廣告宣傳費(fèi)、包裝費(fèi)、營業(yè)稅等)。還能夠依其性質(zhì)劃分成固定費(fèi)用與變動費(fèi)用。我們要針對過去的實(shí)際業(yè)績設(shè)定可能增加的經(jīng)費(fèi)幅度。5、財(cái)務(wù)計(jì)劃財(cái)務(wù)計(jì)劃中的損益計(jì)劃最能反映全店的經(jīng)營成果?？Х鹊杲?jīng)營者在營運(yùn)資金的收支上要進(jìn)行控制，以便做到經(jīng)營資金合理的調(diào)派與運(yùn)用。總之，以上所列的六項(xiàng)基本計(jì)劃(營業(yè)額、商品采購、銷售促進(jìn)、人員、經(jīng)費(fèi)、財(cái)務(wù))是咖啡店管理不可或缺的。當(dāng)然，有一些咖啡店為求管理上更深入，也能夠配合工作實(shí)際需要制訂一些其他輔助性計(jì)劃。第六部分：市場分析2019-2021年中國咖啡市場經(jīng)歷了高速增長的階段，在此期間咖啡市場總體銷售的復(fù)合增長率到達(dá)了17%;高速增長的市場為咖啡生產(chǎn)企業(yè)帶給了廣闊的市場空間，國外咖啡生產(chǎn)企業(yè)如雀巢、卡夫、ucc等企業(yè)紛紛加大了在中國的投資力度，為爭取未來中國咖啡市場的領(lǐng)先地位打下了良好的基礎(chǔ)?？Х蕊嬃现饕侵杆偃芸Х群凸嘌b即飲咖啡兩大類咖啡飲品;在速溶咖啡方面，2018-2021年間中國速溶咖啡市場規(guī)模年均增長率到達(dá)16%，顯示出還處于成長階段的中國速溶咖啡市場的高增長性和投資空間;在灌裝即飲咖啡方面，2008-2010年間中國灌裝即飲咖啡市場年均增長率也同樣到達(dá)15%;未來幾年，中國咖啡飲料的前景仍將被看好?，F(xiàn)今咖啡店主要是以連鎖式經(jīng)營，市場主要被幾個(gè)集團(tuán)壟斷。但由于幾個(gè)集團(tuán)的咖啡店并沒有個(gè)性主題，很難配合講求特式的年青人。我們亦有思考到其他飲品店的市場競爭狀況，但發(fā)現(xiàn)這些類似行業(yè)多不是以自助形式經(jīng)營，亦很難配合講求效率的年青人。故我們認(rèn)為開設(shè)自助式主題咖啡店能到達(dá)年青人的需要，尚有很多發(fā)展空間。有數(shù)據(jù)證明，中國的咖啡消費(fèi)量正逐年上升，而有望成為世界重要的咖啡消費(fèi)國。第七部分：營銷策略1、同行業(yè)競爭分析知己知彼，百戰(zhàn)百勝?？Х鹊杲?jīng)營者應(yīng)隨時(shí)關(guān)注競爭者的經(jīng)營動態(tài)及其產(chǎn)品構(gòu)成狀況，并進(jìn)行深入的比較與分析，借以占據(jù)經(jīng)營上的有利地位，保證采取比競爭對手更有效的銷售策略?？Х鹊杲?jīng)營者絕不能忽視市場情報(bào)，必須要隨時(shí)掌握最新的相關(guān)資料與信息。針對咖啡店地址的特點(diǎn)與顧客特征，不斷地提高產(chǎn)品與服務(wù)的質(zhì)量，提高顧客來店的頻率，進(jìn)而提高