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叶片的三维扫描和模型重构 
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 叶片的三维扫描和模型重构

 
摘要:伴随着世界工业的发展及网络技术的发展如此迅速下,逆向技术更是更紧它们的脚步也在不断的快速发展并且得到了各行业的广泛运用。一般来说开发一个新的产品要先看市场对产品的需求,提出问题及设计要求再进行下一步的设计一系列的步骤“从无到有”这就是正向(顺向)工程。但是产品开发完成后与其相关的数据可能由于保存不完整的情况下逆向技术就发挥了它的作用,它不但节约了前面正向工程里的一系列步骤只需要通过三维扫描获取叶片表面的点云数据然后对相关的数据进行数据分析最后就叶片进行三维模型的曲面重建技术,将叶片的三维模型重构出来。
 
 
关键词:逆向工程;三维扫描;点云;建模;应用
 
 
 
3D scanning and Model Reconstruction of Blade
 
 
Absrtact: with the development of the world industry and the development of network technology, Reverse technology is more closely related to their rapid development and has been widely used in various industries. Generally speaking, the development of a new product depends on the market demand for the product. Ask questions and design requirements for the next step in a series of design steps "from scratch to have" this is positive (forward) engineering. But after product development is completed, the data related to it may be due to incomplete preservation. Down-reverse technology has played its part. It not only saves a series of steps in the front forward engineering, but it only needs to be obtained by 3D scanning. The point cloud data of the blade surface are taken and the relevant data are analyzed. Finally, the surface reconstruction technology of the blade 3D model is carried out, and the 3D model of the blade is reconstructed.
 
Keywords: reverse engineering, 3D scanning,point cloud, modeling, application
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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无 锡 职 业 技 术 学 院
 
毕 业 设 计 ( 论 文 ) 说 明 书
 
 
 
 
 
 
 
目录
 
第一章 绪论 4
(一)引言 4
(二)叶片的分类 4
(三)逆向技术在国外的发展状况 4
(四)国内逆向技术的发展情况 5
(五)逆向工程技术的原理和特点 5
(六)逆向工程的应用领域 5
(七)逆向工程的目的和意义 6
(八)工作流程 6
第二章 点云的处理 7
(一)三维扫描简介 7
(二)扫描设备和软件 7
(三)扫描步骤 8
 
(四)扫描前的注意事项 10
(五)点云数据的处理 11
 
第三章 创建叶片模型 12
(一)建模软件和模型分析 12
(二)数据处理 12
(三)创建模型特征 13
第四章 总结 25
(一)叶片数据的获得 25
(二)拼接方法 25
(三)叶片扫描方法 31
(四)逆向的作用 31
(五)发展空间 31
致谢 32
参考文献 33
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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第一章 绪论
 
 
(一)引言
 
 
逆向工程(Reverse Engineering)可以使用其他测量方法来扫描我们正在研究的物
 
体,而不需要任何几何空间坐标或尺寸,而不需要对绘图进行完整的设计,以获得我们
 
所研究的信息。 需要利用比较成熟的软件如 CAD 等可以很快的绘制出研究对象的几何
 
形状。是将已经出现的产品在它的基础上再进行分析和解剖再创新这对于我们而言,这
 
项技术能够大大的减少科研时间和能有效的提高生产量效率很高,所以在各行业里应用
 
的很广泛。
 
 
(二)叶片的分类
 
 
这次我设计的叶片是燃气轮叶片叶片有很多类比如还有涡轮扇叶风电叶片、发动机叶片、涡轮叶片。
 
 
(三)逆向技术在国外的发展状况
 
 
国外对逆向工程的研究相对于国内比较早一些。现在来说这项研究也是国外学术界
 
比较重要的课题,由于对这个课题的重视国外很多产业都将这项技术运用到产品的开发
 
研究上。其实逆向技术的开发最初思路是因为军事和商业需要,在 20 世纪后期在技术
 
短缺的情况下研发这项技术大大节约了产品各项成本。对于现在的人们来说随着生活质
 
量越来越好对于产品的要求越来越高其中产品的质量最为重要但外型也要美观,所以这
 
个时候逆向技术就发挥了它的优势在质量能保证的同时又可继续研发更好的产品及更
 
加美观。这也是世界各国重视这一研究的原因之一,伴随这一技术而开发的软件也层出
 
不穷,技术也越来越多更加成熟。
 
 
1.扫描设备系统
 
三维扫描仪(3D scanner)是一种有效的工作仪器它可以通过扫描实物得到你想要
 
的相关信息数据,现在市场对三维扫描仪的需求越来越大。比较大的品牌大多西方国家
 
居多 Focus 3D 高精度三维激光扫描仪、德国的 ATOS 扫描仪、英国的 CYCLON2 等。
 
 
 
 
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2.数据处理系统
 
相对于国内的系统国外的发展的更成熟一点。因为国外早期的研究可以得到更准确
 
的数据。如英国的 CopyCad 软件、美国的 Geomagic Studio 软件和法国的 ASTIA V5 软
 
件等在工业里得到很多运用。
 
(四)国内逆向技术的发展情况
 
过去我国由于种种原因受到限制,逆向技术的研发滞后了很长一段时间,但经过
 
1995 多年的努力,我们在这方面投入了大量的人才。 现在我们开始更深入的研究其结
 
果接近国际一级。我相信我们在反向研究方面领先于我们自己。
 
1.测量设备
 
我国的扫描仪比较有名的有深圳的华朗科技有限公司,我们学校使用的是北京三维
 
科技有限公司的。
 
 
2.数据处理
 
相对于软件而言中国还没有开发出相对成熟的软件。目前,还有使用国外相关比较成熟的软件。目前,还是使用国外相关比较成熟的软件。
 
 
(五)逆向工程技术的原理和特点
 
 
传统工艺如正向工程的设计理念和逆向工程都是相反的,目前的逆向工程技术是针
 
对现有工件,利用三维扫描快速的得到工件的数据,经过对其数据进行一部分分析数据
 
的去噪数据、数据的修补、数据的简化、数据的配准、数据的分割,再进行三维模型的
 
曲面重建技术将工件重构出来。它可以在没有图纸没有尺寸没有任何空间坐标的情况下
 
就可以完成,并且在此基础上可以创新得到更好的产品。逆向技术可以改善工艺和提高
 
效率。
 
 
(六)逆向工程的应用领域
 
 
逆向工程最初发展的根本原因是军事和商业需要,而这种技术是在信息短缺的时候
 
发展起来的。目前逆向工程主要涉及的领域有飞机、汽车、玩具、和家具等模具相关行
 
业随着科技的发展慢慢的医学领域也渐渐应用起来了。
 
 
 
 
 
 
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(1)新产品的研发,在残酷的市场里如质量的一般的就被淘汰可是重新研发新的
 
产品成本又太高这时候就可以运用逆向技术借鉴一个市场上接受的产品既能保证一定
 
的质量又能在此创新
 
(2)复制数据,在原有的基础上复制其数据达到恢复原产品的设计如果原有产品
 
的数据丢失的情况下可以迅速完成复制节约成本提高效率
 
(3)修复缺损,可能有些很有价值意义的工艺品可能受到外在的因素的破坏导致
 
工艺品不在完整,如果你使用反向技术,你可以向我们展示艺术家与智慧结合的人工制
 
 
 
(七)逆向工程的目的和意义
 
 
因为现在用普通的办法来收集叶片的数据比较困难所以用三维扫描的方法扫描工
 
件能较为完整及快速的获得我们想要的数据,再用逆向技术迅速完成工件的重构而且现
 
在逆向工程受到的重视是为了快速消化和吸收的先进科技拉近我们与发达国家之间的
 
差距因此,逆向技术对科技进步和经济发展具有重要意义。
参考文献
 
 
 
[1]卢碧红,曲宝章.逆向工程与产品创新案例研究.北京:机械工业出版社,2013.5
 
[2]杨晓雪,闫学文.Geomagic Design X 三维建模案例教程.北京:机械工业出版社,2016.4
 
[3]薛耀红,赵建平,蒋振刚,梁学章.点云数据配准及曲面细分技术.北京:国防工业出版社,2011.9
 
[4]刘伟军.逆向工程—原理、方法及运用.北京:机械工业出版社,2008.9
 
[5]李文怡,张蜓,杨洁.三维扫描及快速成型技术在文物修复中的应用[J].陕西西安市:陕西省文物局,2012
 
[6]万军等,逆行工程中数据点云精简方法研究[J].西安交通大学学报,2004
 
[7]戴静,逆向工程数据处理关键技术研究[D].南京:南京理工大学,2003
 
[8]金涛,童水光.逆向工程技术[M]北京:机械工业出版社,2003
 
[9]许智钦,孙长库.3D 逆向工程技术[M]北京:中国计量出版社,2002
 
[10]田竹友,简斌.逆向工程数据的处理[N]北京:机械工业学院学报,2014http://www.bysj360.com/html/7721.html
 
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