基于逆向工程和快速成型的手機(jī)外形快速設(shè)計(jì)
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- 摘 要：隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，計(jì)算機(jī)三維造型技術(shù)特別是逆向工程技術(shù)在工業(yè)上已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。為了解決手機(jī)外形設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)的困難，本文研究了手機(jī)外形的逆向工程造型方法，并對(duì)逆向工程概念、方法進(jìn)行系統(tǒng)的闡述，同時(shí)又以松下G60手機(jī)為例詳細(xì)介紹了對(duì)手機(jī)外形進(jìn)行逆向工程的步驟。
關(guān)鍵詞：逆向工程，點(diǎn)云，快速制造，STL
1．1逆向工程原理
在瞬息萬(wàn)變的產(chǎn)品市場(chǎng)中，能否快速地生產(chǎn)出合乎市場(chǎng)要求的產(chǎn)品就成為企業(yè)成敗的關(guān)鍵。由于各種原因往往我們都會(huì)遇到只有一個(gè)實(shí)物樣品或手工模型，沒(méi)有圖紙或CAD數(shù)據(jù)檔案，有時(shí)，甚至可能連一張可以參考的圖紙也不存在，沒(méi)法得到準(zhǔn)確的尺寸，這就為我們?cè)诤罄m(xù)的工作中采用先進(jìn)的設(shè)計(jì)手段和先進(jìn)的制造技術(shù)帶來(lái)了很大的障礙，制造模具也就更為煩雜。但是逆向工程技術(shù)很好的解決了這一問(wèn)題。
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，三維的幾何造型技術(shù)已被制造業(yè)廣泛應(yīng)用于產(chǎn)品及工模具的設(shè)計(jì)、方案評(píng)審、自動(dòng)化加工制造及管理維護(hù)各個(gè)方面。通過(guò)各種測(cè)量手段及三維幾何建模方法，將原有實(shí)物（產(chǎn)品原型或油泥模型）轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)上的三維數(shù)字模型，在CAD領(lǐng)域，這就是所謂的逆向工程。
1．2逆向工程特點(diǎn)
傳統(tǒng)的復(fù)制方法是用立體雕刻機(jī)或液壓三次元靠模銑床制作出一比一成等比例的模具，再進(jìn)行量產(chǎn)。這種方法屬稱(chēng)類(lèi)比式（Analog type）復(fù)制，無(wú)法建立工件尺寸圖檔，也無(wú)法做任何的外形修改。這為后續(xù)的改進(jìn)設(shè)計(jì)造成很大程度上的麻煩。
傳統(tǒng)的復(fù)制方法時(shí)間長(zhǎng)而效果不佳，已漸漸為新型數(shù)字化的逆向工程系統(tǒng)所取代。逆向工程系統(tǒng)就專(zhuān)門(mén)為制造業(yè)提供了一個(gè)全新、高效的三維制造路線。并給出一個(gè)一體化的解決方案：從樣品→數(shù)據(jù)→產(chǎn)品。
逆向工程通常是以專(zhuān)案方式執(zhí)行一模型的仿制工作。往往制作的產(chǎn)品沒(méi)有原始設(shè)計(jì)圖檔，而是委托單位交付一件樣品或模型，如木鞋模、高爾夫球頭、玩具、電氣外殼結(jié)構(gòu)等，請(qǐng)制作單位復(fù)制（Copy）出來(lái)。因?yàn)殚L(zhǎng)期專(zhuān)門(mén)從事逆行工作，所以工作效率很高，三維模型也很專(zhuān)業(yè)。
逆向工程是由高速三維激光掃描機(jī)對(duì)已有的樣品或模型進(jìn)行準(zhǔn)確、高速的掃描，得到其三維輪廓數(shù)據(jù)，配合逆向軟件進(jìn)行曲向重構(gòu)，并對(duì)重構(gòu)的曲面進(jìn)行在線精度分析、評(píng)價(jià)構(gòu)造效果，最終生成IGES或STL數(shù)據(jù)，據(jù)此就能進(jìn)行快速成型或CNC數(shù)控加工。
IGES數(shù)據(jù)可傳給一般的CAD系統(tǒng)（如：UG、MDT等），進(jìn)行進(jìn)一步修改和再設(shè)計(jì)。另外，也可傳給一些CAM系統(tǒng)（如：UG、MASTERCAM、SMART-CAM等），做刀具路徑設(shè)定，產(chǎn)生數(shù)控代碼，由CNC機(jī)床將實(shí)體加工出來(lái)。STL數(shù)據(jù)經(jīng)曲面斷層處理后，可以直接由激光快速成型方式將實(shí)體制作出來(lái)。
目 錄
0．引 言 1
1．概 述 1
1．1逆向工程原理 1
1．2逆向工程特點(diǎn) 2
1．3逆向建模的一般流程圖 3
1．4逆向工程的應(yīng)用領(lǐng)域 3
2．逆向工程一般步驟 3
2．1實(shí)體三維數(shù)據(jù)的獲得——掃描 3
2．2點(diǎn)云處理 5
2．3曲面重構(gòu) 5
2．4實(shí)體建模 8
2．5快速制造 9
3．逆向工程軟硬件設(shè)備 10
3．1掃描設(shè)備 10
3．2點(diǎn)云曲面處理軟件 11
3．3實(shí)體建模軟件 12
3．4快速成型設(shè)備 14
4．建立手機(jī)外形具體步驟 15
4．1松下G60手機(jī)外形逆向開(kāi)發(fā)的流程 15
4．2模型分析 15
4．3掃描 15
4．4點(diǎn)云數(shù)據(jù)清理 16
4．5曲面造型 18
1．建立對(duì)稱(chēng)平面 18
2．建立上表面 19
3．建立下表面 20
4．建立側(cè)面 21
5．曲面初次裁剪 22
6．建立倒角面 23
7．建立棱角曲面 24
8．曲面再次裁減 24
9．建立按鍵曲線 25
10．整體鏡像操作 25
11．曲面連續(xù)性處理 26
12．誤差分析 27
13．?dāng)?shù)據(jù)精簡(jiǎn) 28
14．?dāng)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)化導(dǎo)出通用格式 28
4．6實(shí)體造型 28
1．?dāng)?shù)據(jù)導(dǎo)入 28
2．曲面縫合及模型實(shí)體化 29
3．建立手機(jī)按鍵 30
5．快速成型制造 33
6．質(zhì)量評(píng)估檢測(cè) 34
7．結(jié) 論 35
8．謝 辭 35
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