逆向工程头盔实训报告.docx
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逆向工程头盔实训报告.docx
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逆向工程头盔实训报告
重庆理工大学
逆向工程技术实训
说明书
设计题目:
头盔
指导老师:
杨常辉
姓名:
王飞
专业:
机械设计制造及其自动化
学号:
11104020620
学院:
机械工程学院
中国重庆
2014年5月
前言
关于逆向工程技术实训:
逆向工程技术它是根据已经存在的产品或零件原型,重新构造产品或零件的CAD模型,在此基础上对已有产品进行剖析、理解和改进,是对已有设计的再设计。
在本次的实训中我们将用到Imageware这门软件,它是由美国EDS公司出品,为UGNX中提供的逆向工程造型软件,居四大著名逆向工程软件之首,具有强大的点云数据处理、曲面造型、误差检测功能。
可以处理几万甚至几百万的点云数据,根据这些点云数据构造A级曲面具有良好的品质和曲面连续性。
逆向工程软件其它部分品牌有ICEM、CopyCAD、RapidForm等,本次实训我们利用Imageware软件由产品的点云反求实体。
从中熟悉本门软件的操作,以达到专业技术的初步水平。
在这次的工程实训中我们可以在把课堂上的学到的知识与实际运用相结合,让我们在实际操作中慢慢熟练并掌握这门软件,为我们的产品设计积累经验。
在这个过程中锻炼了我们独立思考的能力,以及怎样去寻找解决问题的方法,并最终解决在实训中遇到的难题。
同时也促进了与老师、同学之间的交流,可以在交流中认识到自己的不足,并对自己的作品加以完善。
相信此次的实训肯定会为我们以后的工作打下坚实的基础,为我们的未来增添更多的光彩。
目录
第一节、设计题目3
第二节、设计流程分析3
第三节、点云的处理3
第四节、帽盖的设计与制作5
第五节、帽檐的设计与制作13
第六节、偏差与流线性分析16
第7节、头盔逆向设计成品图赏析....................18
第一节、设计题目
逆向设计头盔成品图头盔实物图
第1节设计流程分析
由头盔的点云形状分析可知,头盔的逆向求解可分为两个部分,一是帽盖曲面的拟合、二是帽檐曲线的拟合,大体步骤如下:
1.可用提取特征线将帽盖与帽檐分开;
2.利用放样将帽盖部分放样一部分出来;
3.再利用由点云和曲面构建曲面将帽盖部分封顶;
4.将帽檐最边缘的曲线拟合出来;
5.放样帽檐;
6.倒角接合帽盖与帽檐;
第2节点云的处理
3.1打开点云
点开桌面的imageware软件的图标,点选操作栏里的“文件→打开”找到要打开的点云如下图所示
3.2建立图层
点击特征操作栏的图层管理器按钮
新建两个图层,并以1、2、3给三个图层命名,为了方便作图与修改养成良好习惯将作图中的点、线、面分别放到相应的1、2、3图层里。
这样将方便我们的操作与修改。
3.3减少点云
由于头盔点云中点的数量过大会导致计算缓慢,所以应该先减少点云数量,鼠标右键选择距离采样选项具体设置如下,得到点云数量减少的头盔点云。
第四节、帽盖的设计与制作
4.1构建帽盖与帽檐的特征线
4.1.1分析及曲率半径计算
分析头盔应该由帽盖和帽檐两部分分开制作,这里先制作帽檐,首先将帽盖与帽檐的接合处的曲线提取出来,这里将运用到曲率分析与锐边的操作。
选择操作栏的“评估→曲率→点云曲率”得到整个头盔的曲率的颜色图如下
4.1.2锐边找出特征线点云
接着选择操作栏“构建→特征线→锐边”然后选择整个头盔点云,勾选保留颜色曲率半径选择帽盖与帽檐接触部分的红色区域点击应用如下图
4.1.3拟合特征线
提取出特征线的点云之后选择操作栏的“构建→由点云构建曲线→公差曲线”。
弹出的对话后选择刚才提取出来的特征线点云勾选封闭曲线点击应用如下
注意拟合的公差曲线现在在点的图层里,这里用鼠标放到右边图层管理器的曲线处然后按住鼠标左键不放将它拖到工作层的线图层里这样刚生成的特征线就到了线的图层里,以后每次生成的点、线、面都用相同的方法将它们分类到各自的图层里。
4.2帽盖的制作
4.2.1用延Z轴方向的截面截取帽盖点云
按F3改变点云的视图方向到左视图在点云上右击鼠标选择平行点云截面弹出的对话框里方向为Z轴选择起点如下图,截面数量为5间隔自行调整到合适的间隔即可点击应用如下图
4.2.2拟合点云公差曲线
再把截取出来得点云分别拟合成五条公差曲线“构建→由点云构建曲线→公差曲线”对话框选项如下图
4.2.3帽盖整体放样
1、曲线的重新参数化
依旧按F3将点云放到左视图的位置,然后旋转操作栏的“修改→参数控制→重新建参数化”在弹出的对话框里勾选指定曲线跨距改为30然后选择之前锐边得到的那条特征线距离为参数距离点击应用如下图
然后再将指定选项换位根据曲线,即根据重新参数化后的特征线将为标准将截平面所产生拟合而成的其他五条曲线进行重新参数化单击预览后如下图再点击应用
2、修改曲线起始点
单击操作栏“创建→3D曲线→3DB-样条”然后再点云上方选中一点按住键盘上的Ctrl键再在点云下方点一点则一条垂直的样条曲线就创建好了,如下图
然后选择操作栏的“修改→方向→改变曲线起始点”勾选对话框里的使用样条曲线并选取刚才创建的3D样条曲线作为样条曲线,命令曲线为特征线和五条截面线,点击确定
3、曲线放样得到帽盖的部分曲面
点击操作栏“构建→曲面→放样”选取需要放样的六条封闭的曲线单击应用如下图
4、反转曲面法相
“修改→方向→反转曲面法相”应用,如下图
4.3帽盖顶部缝合
1、截取帽盖顶部点云
按F3将视图放到上视图右击点云选择圈选点在弹出的对话框内勾选曲线内并选择最顶部的封闭曲线点击应用
2、在刚截取的顶部点云上截取两条相交直线的点云并拟合成曲线
鼠标右击点云选择互动点云截面再顶部封闭曲线的四周选取四个点点击应用如下图
再将截取的点云拟合成公差曲线,点击操作栏“构建→由点云构建曲线→公差曲线”如下图
3、曲线延伸
点击操作栏的“修改→延伸”然后选择要延伸的曲线并勾选延伸到曲线的命令,使刚构建的两条曲线与帽盖顶部封闭曲线相交并打断曲线将顶部的封闭部分分为四份。
点击应用后如下
4、截断指定曲线
“修改→截断→截断曲线”指定要截断的曲线和用作截断线的曲线依次操作,截断后将产生八段曲线如下图
再改变对话框里的选项,勾选点用点将顶部的圆弧曲线每段分为两份为后面的由点云和曲线构建曲面做准备。
如下图
5、顶部曲面缝合
“构建→曲面→依据点云和曲线拟合”在弹出的对话框里选取顶部点云,再依次选择围绕点云的四段曲线,重复四次命令后就可将顶部缝合如下
将顶部着色如后下图
第五节、帽檐的设计与制作
5.帽檐的制作
5.1.圈选出帽檐部分的点云,鼠标右击点云,选择圈选点。
在弹出的对话框里勾选曲线内,选择帽盖与帽檐之间的特征线,并勾选保留曲线外侧和保留原始数据隐藏原来的点云后得到如下图的分离出来的帽檐点云
5.2.创建帽檐外圈的3D多段线,勾勒出帽檐外圈的曲线
“创建→3D曲线→3D多段线”对话框设置如下图,然后打开工具条的对象捕捉按钮
,点击点云上的点的捕捉
移动鼠标当鼠标成十字形时在帽檐点云的外圈选取一圈的点并拖动节点使画出的多段线大体与帽檐点云外圈一致,转动点云观察画出的多段线大体一致时,点击对话框里的应用,如下图
3D多断线做好之后还需要将多段线缝合才能成为帽檐外圈的轮廓曲线,因此点击“修改→连续性→两曲线缝合”在刚才创建的多段线里任选两条线,选择以相切的方式连接并勾选合并选项,点击应用,重复操作直到将多段线连续成一条曲线为止,如下图
连接好后由于帽檐外轮廓线依旧不平滑,因此需将此曲线重新参数化,单击“修改→参数控制→重新建参数化”曲线选择帽檐外轮廓线,勾选根据曲线,根据的曲线为帽盖与帽檐接合部分的特征线,点击应用后如下图
5.3帽檐的整体放样(或缝合)
帽檐可以像刚才帽盖的整体放样一样直接放样出来,也可以用缝合帽盖顶部的方法把帽檐的曲面缝合出来,这里我选用放样的方法将帽檐整体放样出来,大体步骤如下:
5.3.1延Z轴方向截取帽檐上的点云
5.3.2拟合放样用的封闭的公差曲线
5.3.3重新参数化曲线
5.3.4在左视图中将放样曲线起始点一致
5.3.5帽檐放样成型,着色
5.3.6反转曲面法相
由于放样的具体操作与帽盖的放样方法一样,我就不写详细的写操作步骤,其操作结果如下图所示
5.4帽盖与帽檐的倒角
点选操作栏里的“构建→倒角→基础”在弹出的对话框中,分别选中帽盖的放样部分曲面与帽檐的放样曲面,曲面的法相均由曲面向外常量半径这里输入的是10,点击应用,其操作结果如下图所示
第六节、偏差计算及流线分析
6.偏差计算及流线分析
6.1偏差计算
先将隐藏的点云显示出来,再在操作栏中点击“评估→偏差→到曲面”选择要评估的曲面和相应的点云点击确定如下图所示:
用同样的方法将各个曲面的偏差都计算出来。
由偏差计算可知,拟合的曲面大体与点云的偏差不大,拟合的曲面符合要求。
如有不符合要求的曲面我们可以重新拟合曲面或者对曲面进行修整,如还不行说明拟合曲面的方法不对,应用另外的方法拟合曲面
6.2流线分析
点击“评估→曲面流线分析→反射线”在弹出的对话框里选择所有的曲面点击预览,用鼠标转动头盔就能看见一圈一圈均匀的曲线,如没有杂乱相交的曲线则曲面的流线性良好。
如下图所示。
第七节、头盔逆向设计成品图赏析
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