发布时间 : 星期二 文章毕业设计论文（范文） - 图文更新完毕开始阅读
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2.6点云处理
通常扫描后得到的测量数据是由大量的三维坐标点所组成，根据扫描仪的性质、扫描参数和被测物体的大小，由几百点到几百万点不等，这些大量的三维数据点称为点云
测量数据处理在反求工程 CAD 建模过程中占有重要地位．是关键技术之一；由三坐标测量机或激光扫描仪所测得的数据点之间，通常没有相应的显示拓扑关系。只是一大 群空间散乱点。扫描得到的产品外形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， 所以要对原始点云数据应进行预处理， 在进行 CAD 模型重建之前． 需要对其进行预处理。 数据预处理包括：多视拼合、噪声处理、精减数据点云、数据点云分割与重组、特征抽 取、对点云数据的排序矢量化。
1、多视拼合：用于将多次测量获得数据融合到统一坐标系中，即进行坐标归一化 处理。
2、消除噪声：由于实际测量中受到各种人为和随机因素的影响，使得测量结果包 含噪声，有必要对测量的点云进行平滑滤波，通常采用高斯、平均或中值滤波，提高点 云的光顺程度。
3、精减点云：测量中的高密度点云，由于存在大量的冗余数据，会影响后期建模 的光滑度，并影响加工质量。不同类型的点云可用不同的精减方式：对散乱点云可用随 机采样法；对扫描线点云和多边形点云可用等间距缩减、倍率缩减、等量缩减、弦偏差 等方法；对网格化点云可用等分布密度和最小区域法。
4、点云的排序：将原始测量点云按一定规则排序，使之在存储方向上具有方向性； 多边形的点云经过排序后，可按排序方向判断轮廓的内外关系。本文中，同样要对各个 “新云”进行排序操作，这样建立出来的曲面才有可能光顺。
5、点云的分割：点云数据分割是对测量数据按照一定原则划分为特征单一、互不 重叠的区域，使每一块点云都能用一个数学函数来描述，是反求工程CAD建模的关键。 通常可用数学捕述的曲面类型有：解析曲面f平面、圆锥面、圆柱面、球面等)和自由曲 面两种。对自由曲面分块的原则要求是：区域内的点云曲率没有突变，
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或是曲率虽有变 化，但是沿某一方向上的变化情况一致。点云数据分割的关键是找到块的边界，分块时 应注意块的数量要尽可能较少，以减少曲面拼接带来的困难。
5、特征抽取：对分块后的点云数据，构造出能表现曲面形状的空间曲线．根据曲 率变化，寻找点云中的边界、尖角、棱边、孔等突变特征．再投影到点云，求出给定空 间范围内的数据点，选取一定方式f插值或者拟合)建立边界线、特征线、截面线，根据 这些已建立的大量曲线建立曲面的特征网格模型，形成模型框架。
2.7实体建模
近年来，运用AutoCAD软件进行二维图形的设绘已经得到很大的普及。但是二维平面图不能完整和准确地体现出设计者的设计思想，而且，二维图纸无法对设计对象进行 后续的结构有限元分析、运动分析、公差分析、以及数控加工代码的生成，而这些分析 往往是必不可少的，只有三维实体造型才能满足这些要求。越来越多的三维设计软件如 MDT, Solid Works、Pro-E、UG等，都得到了广泛的应用。
进行实体造型，两方面的良好结合才能构造精确的实体模型。(1)基于曲面的实体 造型：如果曲面重构生成的曲面，其间隙在规定允许的范围内．可将曲面沿着法线方向 产生一定的厚度，从而生成实体。此方法一般用于复杂自由曲面组成的实体，也是在反 求工程中常用的实体造型方法。(2)基于体素特征的实体造型：通常将实体定义为简单 的实体素的组合，采用布尔运算—交、并、差实现这种组合．此建模方式通常用于规则 表面构成的实体。对于散乱型、网格型、线型等点云，很难用这种方法生成实体模型。
目前，通常采用反求软件进行点、线处理，得到基本控制线框。然后通过IGES文件 导人大型通用CAD软件．进行仿形设计、改型设计、产品的工业造型设计或结构设计， 获得三维数字化模型；再根据新产品的功能要求进行创新设计．进一步满足使用要求。
2.8后续加工处理
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实体建模后的处理包括 CAE 分析，CAM 加工，快速成型。
CAE 分析基本概念是用较简单的问题代替复杂问题后再求解。它将求解域看成是 由许多称为有限元的小的互连子域组成，对每一单元假定一个合适的(较简单的）近似 解，然后推导求解这个域总的满足条件(如结构的平衡条件） ，从而得到问题的解。这个 解不是准确解，而是近似解，因为实际问题被较简单的问题所代替。由于大多数实际问 题难以得到准确解，而有限元不仅计算精度高，而且能适应各种复杂形状，因而成为行 之有效的工程分析手段。 例如用多边形（有限个直线单元）逼近圆来求得圆的周长，但作为一种方法而被提出，则是最近的事。有限元法最初被称为矩阵近似方法，应用于 航空器的结构强度计算，并由于其方便性、实用性和有效性而引起从事力学研究的科学 家的浓厚兴趣。
计算机辅助制造（CAM）主要用来解决产品造型设计和分析、加工问题，可完成模具产品造型、产品可装配性检查、动态流体分析等工作 。 常 用 软 件 有 UG 、 Pro/Engineer、Mastercam、Cimatron 和 CAXA 等，这些软件都具有模具设计开发功 能。运用知识工程技术(KBE)，把模具设计原理、经验、技能和规范等结合到系统中， 设计人员只要输入工况参数、工程参数或应用要求，系统就能自动推理构造出符合要求 的数字化几何模型。有的设计软件如（UG）还具有数据读入、零件建模、缩放控制、 自动模型布局、分模等功能，通过使用过程模板和标准件库，把过程向导技术应用于模 具的优化设计中， 使只有最基础模具设计概念的初级设计人员也能设计出高质量的模具 来，大大提高了模具设计工作的效率。
快速原型技术是九十年代发展起来的一项高新技术，它无需准备任何模具、刀具 和工装卡具，快速成型设备可直接接受产品设计（CAD）数据，快速制造出新产品的样 件、模具或模型，对促进企业产品创新、缩短新产品开发周期、提高产品竞争力有积极 推动作用。 传统制造业的战略是规模效益第一， 九十年代以来， 已发展为市场响应第一。 在制造业日趋国际化的状况下，缩短产品开发周期和减少开发新产品投资风险，成为企 业赖以生存的关键。 制造业市场的制造战略重点正在发生从成本与质量到时间与响应的 重大转移。快速将多样化的产品推向市场是制造商把握市场先机而求生存的重要保障。
RP技术是基于离散/堆积成形原理的新型数字化成形技术，是在计算机的控制
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下， 根据零件的CAD模型，通过材料的精确堆积，制造原型或零件的。其基本原理为：根据工艺要求，将零件的计算机三维模型按照一定的规律离散为一系列有序的单元，通常在Z向将其按一定厚度进行离散（习惯称为分层），把原来的三维CAD模型变成一系列的层片；再根据每一层片的轮廓信息，输入加工参数，自动生成数控代码；最后由成型系统 以平面加工方式有顺序地连续加工出每层模型并使它们自动粘结成型。如图2-2
图 2-2 快速成型机
逆向工程的一般过程大致如上，下面我将具体介绍风扇的处理过程。
第三章建立风扇叶片数模的具体步骤
3.1风扇叶片逆向开发的流程
模型分析→扫描方案确定→进行扫描→点云拼接→点云数据过滤→数据的转换→曲面的构建→曲面的缝合→模型的建立→生成二维图。
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