基于Geomagic Design X的产品建模研究与3D打印成型——以内燃机连杆为例

以工业产品设计为对象,采用某国产手持激光3D扫描仪获取模型点云数据,结合Geomagic Design X软件介绍逆向设计方法与工业产品逆向建模过程,采用3D打印技术进行快速制造完成产品验证。为产品建模优化与成型提供思路和方法,减少产品开发周期。实践证明采用Geomagic Design X软件可以快速高质量的完成产品模型的重构设计,3D打印可以实现模型的再现验证设计。     

集合逆向工程与数控加工的分析制造

实现逆向工程的关键在于对曲面部件建立点云数据并进行适当的数据处理,使曲面模型满足加工制造要求。采用三维扫描仪完成曲面零件的扫描工作得到呈高度密集的点云数据,在Geomagic Studio环境下对密集点云进行数据处理,输出封装文件,并在Geomagic Design X中实现封装文件的建模,导入Geomagic Qualify进行误差检测同时生成分析报告。进入SIEMENS NX加工模块实现逆向模型的工艺编程,后处理操作输出数控加工程序。在SIEMENS NX和CIMCO Edit环境下模拟数控加工过程,验证数控程序的工艺可靠性。实验证实,将Geomagic、SIEMENS NX和CIMCO Edit结合起来的方法可以实现复杂曲面零件的逆向制造,提高逆向加工工艺的可靠性。     

注塑机螺杆的逆向重构技术研究

针对注塑机螺杆结构复杂、形状精度要求高、优化设计周期长等问题,运用逆向建模方法,利用Win3D型三维扫描仪及Geomagic Wrap软件采集该注塑机螺杆的点云数据,将其封装为曲面,导入逆向建模软件Geomagic Design X中,高精度创建其三维数字化模型,为注塑机螺杆的优化设计提供高精度模型。经误差分析软件Geomagic Control的检测,注塑机螺杆的逆向模型误差不超过0.02 mm,满足工业设计要求。     

鼠标模型重构及3D打印

以鼠标模型作为研究对象,首先利用扫描设备对鼠标模型进行数据信息采集,然后通过Geomagic系列软件对鼠标模型的外轮廓点云数据进行相应的数据处理以及模型的重构,并对所构曲面模型与扫描采集的点云数据进行对比检测.结果表明,逆向设计可以提高复杂曲面的建模效率,降低研发成本.     

船用螺旋桨的逆向建模研究

为了缩短船用螺旋桨的再设计周期,降低再设计难度,针对船用螺旋桨提出了一种基于逆向设计软件Geomagic Design X和三维建模软件UG的逆向建模方法。详细介绍了螺旋桨的逆向建模过程和主要操作流程,通过比较放样和面片拟合生成叶片NURBS曲面的方法和原理,得到一种合适的叶片曲面作为叶片重构的基础。采用Geomagic Quality软件对螺旋桨进行整体精度分析,结果发现螺旋桨重构模型和螺旋桨点云数据之间的偏差在允许范围之内,验证了此螺旋桨逆向建模方法的可行性,同时为类似的逆向建模提供了思路。     

复杂型面气缸盖罩的实体模型重建

为了获取型面复杂且具有配合精度要求的气缸盖罩实体化模型,对其实体模型重建方法进行了研究。首先利用Geomagic Wrap软件对气缸盖罩外形点云数据进行数据处理,再运用MEA-BP神经网络遗传算法对跨面孔洞进行修补,然后利用正逆向软件Geomagic Design X对气缸盖罩进行模型重建,最后利用计算机辅助检测软件Geomagic Control X对重构实体模型与点云进行精度检测。通过对气缸盖罩的逆向建模,探索出快速准确地还原气缸盖罩实体模型的方法,对将来同类零件的模型重建具有借鉴作用。     

发动机叶片的反求设计和检测分析

叶片作为航空发动机的关键部件之一,其形状的不规则性和复杂性,使得发动机叶片实体建模比一般实体复杂得多。逆向造型软件的出现为复杂形状的叶片数字化建模提供了有力的技术手段。通过三维激光扫描机对叶片的三维形状信息进行采集,然后利用逆向软件Surfacer和Geomagic Studio交互使用对所采集的数据进行处理,并在Geomagic Studio中进行曲面重构。然后通过逆向模型快速检测软件Geomagic Qualify中的叶片检测技术对重构的曲面和原始点云模型进行三维误差比较、叶片截面二维误差比较和截面二维扭曲分析,为发动机叶片的数字化设计检测提供了依据。     

基于Geomagic Studio和快速成型技术的产品设计

介绍了逆向工程技术的概念和工作原理。采用光学激光扫描仪采集了汽车吸尘器壳体的点云数据,利用Geomagic Studio 13软件对点云数据经过点云预处理、多边形阶段、参数化曲面设计等处理阶段。将得到的曲线组和曲面模型导入Pro/E软件,构建CAD模型,使用快速成型机完成产品模型的三维打印。整个逆向建模过程周期短,产品精度高误差小,能快速有效地完成单件产品的创新设计和生产制造。     

基于Geomagic和UG的快速参数化逆向建模方法

提出了一种基于逆向设计软件Geomagic和三维建模软件UG的产品快速参数化逆向建模新思路。首先,利用逆向设计软件Geomagic Studio对扫描获得的物体点云数据进行处理,主要包括三角化阶段和多边形阶段处理,获得网格包络曲线;其次,将构建的网格包络曲线导入三维建模软件UG中进行参数化曲面构建;最后,对新方法的建模精度进行了评价。实验结果表明,该方法不仅能获得高精度的曲面模型,还可以大幅度的缩短产品设计和开发周期。     

基于Geomagic软件的汽车保险杠逆向工程设计

介绍了逆向工程的含义、基本工作流程及Geomagic软件的功能特点。针对汽车保险杠的特点,利用三维坐标测量仪,测出汽车保险杠的点云数据,然后将测量的点云数据用Geomagic软件进行各项优化处理,包括减少噪声点、点云数据的采样和在点对象上创建多边形网格及NURBS曲面,然后利用UG软件的曲面造型功能,做出汽车保险杠的CAD模型。实现了汽车保险杠由实物到点云、再由点云到三维模型的快速逆向设计。     

基才Geomagic软件的汽车保险杠逆向工程设计

介绍了逆向工程的含义、基本工作流程及Geomagic软件的功能特点。针对汽车保险杠的特点,利用三维坐标测量仪,测出汽车保险杠的点云数据,然后将测量的点云数据用Geomagic软件进行各项优化处理,包括减少噪声点、点云数据的采样和在点对象上创建多边形网格及NURBS曲面,然后利用UG软件的曲面造型功能,做出汽车保险杠的CAD模型。实现了汽车保险杠由实物到点云、再由点云到三维模型的快速逆向设计。     

逆向工程技术在箱体零件设计中的应用

将逆向工程技术应用于复杂薄壁箱体类零件的设计与制造,通过工业级光学3D扫描设备测量某减速器箱体结构的三维数据,在Geomagic平台上对点云模型进行修复与处理,明确了薄壁箱体类零件逆向设计的实现流程。以箱体结构封装模型为参照,分别对初始点云模型和CREO环境下的测绘模型进行质量分析,有助于提高箱体类零件的建模精度和质量,为复杂箱体类零件的逆向复制、产品改型及创新设计提供了重要依据。     

曲轴锻件混合建模方法研究

基于正逆向混合软件Geomagic Design X，以某汽车曲轴锻件为案例，分析了曲轴的结构特点，对点云数据进行了精细化处理，完成了三维模型的曲面重构。并将创建完成的曲轴锻件实体与原始点云进行比对，偏差色谱验证了混合建模方法的可行性与优越性。     

基于逆向工程的混合建模技术研究

基于逆向工程的混合建模是目前应用较为广泛的逆向建模方法。简要介绍了以软件Geomagic Studio和SolidWorks为平台的混合建模的一般流程,通过对由不同几何特征曲面组成的模型进行混合建模为例,详细介绍了基于点云的逆向建模,并对逆向建模得到的NURBS曲面进行正向建模最终得到产品的CAD实体模型。实例表明混合建模能融合正向设计与逆向建模的优势,具有较高的建模效率以及参数化修改功能,为复杂模型的逆向设计提供了一种新的解决方法。     

汽车覆盖件曲面重构技术研究

针对目前专用逆向工程设计软件提供的工具及面的质量不如正向软件,正向软件读取海量点云数据速度慢的问题,提出了一种将Geomagic和CATIA相结合的机械零件逆向建模方法。以某车型发动机盖的逆向设计为研究对象,利用ATOS&TriTop系统采集点云数据,逆向工程软件Geomagic进行点云数据处理,正向工程软件CATIA进行零件曲面造型,并针对重构后的曲面进行了精度与光顺性检测。研究表明,充分结合两大软件的优势,能有效的提高产品设计的速度与质量,进而缩短产品的研发周期,增强企业竞争力。     

叶轮的数控加工及尺寸精度的检测北大核心

以复杂型面的整体叶轮为研究对象,借助Master Cam X9软件对其进行自动编程,采用四轴联动数控铣削中心完成工件的数控加工;接着采用高精度REVscan双目三维激光扫描仪对加工后的整体叶轮进行扫描,获得整体叶轮工件的点云数据,借助Geomagic Studio逆向建模软件对多个点云数据进行多视拼合,形成工件完整的点云测试模型;最后,研究点云模型与CAD模型匹配算法,并通过Geomagic Qualify检测软件对完整的点云测试模型和整体叶轮的CAD模型进行比对,得到整体叶轮各部分加工精度分布情况;通过该分布情况的检测和尺寸标定,得到直观全面的整体叶轮零件的色差和尺寸标定结果。结果表明:整体叶轮整体的加工精度较高,工件上尺寸精度全部合格。文中从工件的编程、制造到检测整个过程的相关技术为叶轮生产厂家、质检部门等控制产品质量提供了科学方法,具有重要的借鉴意义。     

叶轮的数控加工及尺寸精度的检测

以复杂型面的整体叶轮为研究对象,借助Master Cam X9软件对其进行自动编程,采用四轴联动数控铣削中心完成工件的数控加工;接着采用高精度REVscan双目三维激光扫描仪对加工后的整体叶轮进行扫描,获得整体叶轮工件的点云数据,借助Geomagic Studio逆向建模软件对多个点云数据进行多视拼合,形成工件完整的点云测试模型;最后,研究点云模型与CAD模型匹配算法,并通过Geomagic Qualify检测软件对完整的点云测试模型和整体叶轮的CAD模型进行比对,得到整体叶轮各部分加工精度分布情况;通过该分布情况的检测和尺寸标定,得到直观全面的整体叶轮零件的色差和尺寸标定结果。结果表明:整体叶轮整体的加工精度较高,工件上尺寸精度全部合格。文中从工件的编程、制造到检测整个过程的相关技术为叶轮生产厂家、质检部门等控制产品质量提供了科学方法,具有重要的借鉴意义。     

基于Design X软件的复杂曲面逆向设计应用

本文以逆向工程软件Geomagic Design X为基础,以复杂自由曲面塑料瓶的逆向造型为例,重点介绍了基于领域组划分与特征识别的快速高效数字化建模技术一般流程。最后,通过点云数据与数字化模型的偏差分析,验证了该建模方法具有快速、高效、准确度高等优点。     

基于退役电池包的逆向重构研究

以退役动力电池包壳体为研究对象，采用EinScan HX激光扫描仪获取原始点云数据、Geomagic Control软件对点云数据进行处理、Geomagic Design软件重构三维数字模型，分析和总结了逆向重构过程中的关键技术。通过Geomagic Control软件分析了重构的三维数字模型与原始点云数据的误差，确认误差在±1 mm内，满足了退役动力电池包智能拆解系统对三维数字模型的精度要求。因此，精确的逆向三维重构技术对实现机器人自动化拆解有很好的指导意义，有利于退役动力电池包智能拆解技术的发展。     

基于DesignX逆向模型重构研究

基于Geomagic Studio、Design X逆向模型重构,对其实施方案和操作流程进行详细论述。以洁面仪的逆向模型重构设计过程为例,提出了由Geomagic Studio处理点云,再由Design X进行特征构线、曲面的建构的具体方案。研究结果表明,采用Geomagic Studio、Design X对产品进行逆向设计,大幅度缩短了新产品的设计开发周期,更具高效性和可行性,从而加速了产品开发、创新设计。