實訓(xùn)項目一---三維測量與數(shù)據(jù)處理

1、實訓(xùn)項目一 三維數(shù)據(jù)測量與處理一、 工作任務(wù)完成實物的三維數(shù)據(jù)測量及數(shù)據(jù)處理，生成多邊形模型。二、 工作方法采用三維測量設(shè)備對實物進行測量，將測量的數(shù)據(jù)導(dǎo)入逆向設(shè)計軟件進行點階段的數(shù)據(jù)處理及多邊形階段的數(shù)據(jù)處理，生成完整的較光順的多邊形模型。圖1 插件對話框三、 工作所需的設(shè)備、儀器、工具或材料1. 掃描實物2. 柯尼卡美能達VIVID910掃描儀3. Geomagic Studio逆向設(shè)計軟件4. 電腦四、 工作步驟及要求（一）數(shù)據(jù)的測量1. 測量件的準備。如被掃描物體反光效果不佳，則應(yīng)噴涂上顯像劑；為了以后數(shù)據(jù)拼合的方便與準確，應(yīng)在被掃描物表面上做上點標記。2. 啟動Konica Mino

2、lta VIVID 910三維掃描儀，再啟動電腦，打開Geomagic Studio 10.0。點擊工具欄上的“插件”按鈕出現(xiàn)圖1所示的對話框。3. 調(diào)整掃描儀與實物之間的距離與視角，保證實物在顯像框的中心位置4. 點擊圖 1所示對話框中的 Scan按鈕，開始掃描。根據(jù)出現(xiàn)的點的色譜，分析數(shù)據(jù)的質(zhì)量，偏紅表示太近，偏藍表示實物離掃描儀稍遠。呈現(xiàn)綠色最好。5. 點擊圖 1所示對話框的“確定”按鈕，完成一個面的掃描。6將掃描物選擇一個角度，重復(fù)步驟4）5），直至所有的面都被掃描到。（二）數(shù)據(jù)的處理1將掃描數(shù)據(jù)導(dǎo)入Geomagic Studio軟件，刪除每片點云數(shù)據(jù)體外點、非連接項點。2進行點云注冊

3、合并、減少噪音、簡化，得到一個完整而理想的點云數(shù)據(jù)，并封裝成可用的多邊形數(shù)據(jù)模型。3進行多邊形階段的基本處理，實現(xiàn)多邊形網(wǎng)格的規(guī)則化，使物體表面變得光滑平坦。 項目工作報告 企鵝儲蓄罐三維數(shù)據(jù)測量與處理 專業(yè) 模具設(shè)計與制造 班級 3 班 姓名 薛永霞 學號 工作小組 1 日期 2010.9.25 成績 一、工作任務(wù) 完成實物的三維數(shù)據(jù)測量及數(shù)據(jù)處理，生成多邊形模型。二、工作方法 采用三維測量設(shè)備對實物進行測量，將測量的數(shù)據(jù)導(dǎo)入逆向設(shè)計軟件進行點階段的 數(shù)據(jù)處理及多邊形階段的數(shù)據(jù)處理，生成完整的較光順的多邊形模型。三、工作所需的設(shè)備、儀器、工具或材料5. 掃描實物6. 柯尼卡美能達VIVID9

4、10掃描儀7. Geomagic Studio逆向設(shè)計軟件8. 電腦四、工作步驟及要求（一）數(shù)據(jù)的測量1. 測量件的準備。如被掃描物體反光效果不佳，則應(yīng)噴涂上顯像劑；為了以后數(shù)據(jù)拼合的方便與準確，應(yīng)在被掃描物表面上做上點標記。2. 啟動Konica Minolta VIVID 910三維掃描儀，再啟動電腦，打開Geomagic Studio 10.0。點擊工具欄上的“插件”按鈕出現(xiàn)圖1所示的對話框。3. 調(diào)整掃描儀與實物之間的距離與視角，保證實物在顯像框的中心位置4. 點擊圖 1所示對話框中的 Scan按鈕，開始掃描。根據(jù)出現(xiàn)的點的色譜，分析數(shù)據(jù)的質(zhì)量，偏紅表示太近，偏藍表示實物離掃描儀稍遠。

5、呈現(xiàn)綠色最好。（二）數(shù)據(jù)的處理（點階段） 1，打開文件Step1 啟動Geomagic軟件，單擊【文件】【打開】或單擊工具欄的圖標，打開“qq企鵝.wrp”。圖2-1所示為顯示在瀏覽窗口的點云數(shù)據(jù)。由圖可以看到，它不僅包含了大量的掃描數(shù)據(jù)點，大約60392點，而且有體外點、噪聲點。因此，在重構(gòu)曲面之前，需要進行數(shù)據(jù)點的處理。21掃描數(shù)據(jù)點2-2體外點顯示Step2 利用將圖形中的體外點顯示清楚，如圖2-2所示紅色點2、 刪除孤立數(shù)據(jù)點Step3 利用套索工具圖標，手動選擇體外點，被選擇的體外點將變?yōu)榧t色，如圖2-3所示。選擇后單擊工具欄上圖標或用鍵盤上【delete】鍵。刪除串選的孤立點。2-

6、3串選體外點注：體外點指的是存在于無體制外的點，這些點是由于掃描過程中不慎掃描到背景物（如支撐架）產(chǎn)生的。體外點一般很容容易識別，因為這些點遠離多數(shù)點云。Step4 單擊【編輯】-【選擇】-【按面積】自動判斷和刪除這些少部分的、不需要的掃描點。在所出現(xiàn)的百分比對話框中輸入（5.00),單擊【應(yīng)用】，圖形窗口將出現(xiàn)部分選中的紅色數(shù)據(jù)。單擊【確定】退出該對話框。2-4 2-5Step5 單擊工具欄上圖標或用鍵盤上【delete】鍵，刪除串選的孤立點。3、 減少噪音點Step6 單擊【點】-【減少噪音】或單擊圖標，出現(xiàn)如圖所示2-6對話框，圖形窗口數(shù)據(jù)變?yōu)榧t色。因為該儲蓄罐是工藝品沒有尖銳的棱角，所

7、以選擇【自由曲面形狀】，平滑級別設(shè)置為中，單擊【應(yīng)用】。2-64、 手動對齊上部分模型Step6 將其他不需要的數(shù)據(jù)右擊【隱藏】，單擊【工具】-【注冊】-【手動注冊】，-【n點注冊】就可以選擇模型上的重疊區(qū)域來對齊數(shù)據(jù)。選擇固定窗口數(shù)據(jù)、浮動窗口數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)動數(shù)據(jù)使兩窗口中的數(shù)據(jù)位置擺放大體一致。選擇對應(yīng)點（至少3點，且不在同一直線上），如圖2-7，2-8，2-9。點擊【注冊器】，看標注偏差。一般在0.02左右較好。若大了【取消】重新注冊?！敬_定】。注冊好后選擇下一個，直到用上所有數(shù)據(jù)。2-72-82-9注冊好的數(shù)據(jù)5、 自動對齊模型Step7 單擊【工具】-【注冊】-【全局注冊】或者單擊圖標。該

8、命令將自動處理手工對齊的數(shù)據(jù)，是對其后的數(shù)據(jù)偏差數(shù)值最小。Step8 在所出現(xiàn)的對話框中，如圖2-10，單擊【應(yīng)用】。該操作經(jīng)過幾次迭代計算，將適當?shù)恼{(diào)整原來手工粗濾對齊的掃描數(shù)據(jù)，是對齊后的模型與原數(shù)據(jù)間的誤差最小。2-106、 合并數(shù)據(jù)Step9單擊【點】-【合并點對象】，進行數(shù)據(jù)的合并。Step10 單擊圖標選擇非連接項，設(shè)置【分隔】為中間，大小5.0。2-11Step11 單擊選擇體外孤點圖標，設(shè)置【敏感性】大小為%85。2-12Step12 單擊減少噪音圖標，選擇自由曲面形狀，平滑級別設(shè)置為中，偏差限制為0.1，單擊【應(yīng)用】。單擊顯示偏差。如圖最小偏差0.044，最大0.100，效果

9、還是很好的。單擊【確定】2-13Step13 單擊圖標統(tǒng)一采樣。采樣前點數(shù)據(jù)為個，出現(xiàn)如2-14所示的對話框。設(shè)置點間距為0.6，曲率優(yōu)先設(shè)置為中，勾選保持邊界。單擊【應(yīng)用】。采樣后點數(shù)據(jù)變?yōu)?8163個。2-14Step14 單擊封裝圖標，勾選曲面，噪音的降低設(shè)為自動，設(shè)定目標三角形的2-15進入多邊形階段的數(shù)據(jù)數(shù)值為60000，將控制質(zhì)量的滑動條拉到中間。勾選保持原始數(shù)據(jù)。單擊【確定】。結(jié)果如圖2-15。（3） 數(shù)據(jù)處理（多邊形階段）1、 創(chuàng)建流形Step1 【多邊形】-【創(chuàng)建流形】-【打開】2、修復(fù)相交區(qū)域3-1Step2 【多邊形】-【修復(fù)相交區(qū)域】-單擊【應(yīng)用】，如圖出現(xiàn)提示框單擊【

10、確定】。3、填充孔3-2Step3 【多邊形】-【填充孔】，查看孔，共2個，而這兩個一個為質(zhì)幣孔，一個為底孔都是我們需要的孔。將數(shù)據(jù)中不好的數(shù)據(jù)刪除重新填充。勾選上基于曲率的填充。 注：第一個圖標：直接填充。第二個圖標邊緣部分的缺口。第三個圖標用于長形孔，基于曲率填充效果不好的，采用此功能生成橋，單邊橋或多邊橋，便于填充。第四個圖標的作用是刪除一些不好的數(shù)據(jù)，再用前面的功能圖標重新進行填充。第五個不常用，主要功能是移動數(shù)據(jù)。下面我們將刪除如圖3-3所示的數(shù)據(jù)，對此進行重新填充。填充時勾選上基于曲率。單擊圖形上邊界線即可。3-3b填充后3-3a填充前4、 去除特征step 看上去哪些區(qū)域不平滑的

11、選中，單擊【多邊形】-【去除特征】。3-4b去除特征后3-4a去除特征前5、砂紙打磨Step6 單擊【多邊形】-【砂紙】，出現(xiàn)如圖所示對話框，勾選松弛，設(shè)置強度大些，按住鼠標左鍵在不光滑表面移動。勾選固定邊界。如果選錯了或砂紙磨多了，按住ctrl+c，取消選擇或返回上一步，只能返回一步。6、 簡化 Step7 單擊【多邊形】-【簡化】-減少到百分比為80.0，勾選固定邊界。單擊【應(yīng)用】，然后【確定】如圖3-5。3-57、松弛多邊形Step8 單擊【多邊形】-【松弛】，設(shè)置平滑級別中，強度中，若是有棱角的零件一般不采用整體松弛。單擊【應(yīng)用】-【確定】。如圖3-6.3-68、 修復(fù)相交邊緣 Ste

12、p9 單擊【多邊形】-【修復(fù)相交區(qū)域】，同上第二步。9、編輯邊界。3-7Step10 單擊你【邊界】-【編輯】-勾選部分邊界，對兩個孔的邊界進行控制點數(shù)的減少編輯。是邊界變直，光滑，如圖3-7。編輯前的邊界編輯后的邊界10、 創(chuàng)建、擬合孔。Step11 單擊【邊界】-創(chuàng)建、擬合孔11、加厚Step12 單擊【多邊形】-【加厚】-厚度1mm,如圖3-8。3-812、保存為STL格式或者iges格式五、思考題 1. 試分析三坐標接觸式測量和非接觸式光學測量的特點和應(yīng)用場合。答：三坐標接觸式測量：優(yōu)點:精確度高，可直接測量工件的特定幾何特性。缺點，速度慢，需半徑補償，接觸力大小影響測量值，接觸力會造

13、成公建及探頭表面磨損。目前，三坐標接觸式測量已廣泛用于機械制造業(yè)、汽車工業(yè)、電子工業(yè)、航空航天工業(yè)和國防工業(yè)等各部門。 非接觸式光學測量 ：優(yōu)點;速度快，不必做探頭半徑補償，不傷害精度表面，可測量柔軟工件等。缺點，精度一般，陡峭面不易測量，激光無法照到的地方便無法測量，工件表面的明暗程度會影響測量的精度。適用于測量各種軟和薄的工件，可以探測工件上一般機械探測頭難以探測到的部位。2.分析從實物到重構(gòu)的多邊形曲面模型產(chǎn)生誤差的原因。 由于實際測量過程中受到各種人為或隨機因素的影響，在逆向工程的數(shù)據(jù)采集過程中，通常采用密集采樣方式。由于測量得到的“點云”數(shù)據(jù)非常龐大，但測量精度并非和測量數(shù)據(jù)點數(shù)量成

14、正比，其中包含大量無用的數(shù)據(jù)給后續(xù)工作帶來了困難；另外，應(yīng)用三維光學測量系統(tǒng)采集復(fù)雜曲面原始測量數(shù)據(jù)時，掃描得到的產(chǎn)品外型數(shù)據(jù)會不可避免的引入數(shù)據(jù)誤差，尤其是尖銳邊和邊界附近的測量數(shù)據(jù)，測量數(shù)據(jù)中的壞點，可能使該點及其周圍的曲面片偏離原曲面；還有，由于測量采用的是光學原理，受光照條件、測量工件表面的反射特性和傳感器噪聲等的影響，測量數(shù)據(jù)還會存在大量無用的數(shù)據(jù)，即所謂“噪聲”點，這些數(shù)據(jù)的存在對零件的造型有害無益2. 減少噪聲時，參數(shù)選項中自由曲面形狀、菱柱形對應(yīng)哪種模型作選擇?答:自由曲面形：曲面較光滑，多數(shù)用于工藝品 狀菱柱形：具有小的銳邊或小的細節(jié)特征并且需要保留的物體。多用于機械零件工作報告總結(jié)通過本次實訓(xùn)報告，我對上課時老師講得知識點又