快速成型技术-快速成形过程与三维模型的建立.pptx
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1、第三章快速成形过程与三维模型的建立快速成形过程与三维模型的建立 快速成形过程快速成形过程 快速成形的全过程包括三个阶段:前处理、自由成形和后处理 快速成形过程快速成形过程前处理构造三维模型近似处理选择成形方向三维软件扫描机建立STL格式文件多沿着工件高度方向分层处理由分层软件完成快速成形过程快速成形过程自由成形二维截面轮廓的制作二维截面的叠和快速成形过程快速成形过程后处理工件的剥离、去除支撑后固化修补打磨抛光表面强化处理三维模型的构造几何建模:即构造三维CAD模型,也就是将现实物体现实物体或假想物体假想物体的几何信息几何信息用某种数据方式在计算机中表示出来的过程。三维模型的表达方法1.1.构造
2、实体几何法(构造实体几何法(Constructive Solid GeometryConstructive Solid Geometry,简称,简称CSGCSG)构造实体几何法又称积木块几何法,采用布尔构造实体几何法又称积木块几何法,采用布尔运算法则(并、交、减),将一些简单的运算法则(并、交、减),将一些简单的体素体素体素体素(如立方体、圆柱体、环、锥体)组合,变化,(如立方体、圆柱体、环、锥体)组合,变化,得到三维模型实体。得到三维模型实体。优点:数据结构简单,无冗余的几何信息,得优点:数据结构简单,无冗余的几何信息,得到的实体真实有效,并能方便的修改。到的实体真实有效,并能方便的修改。缺
3、点:产生和修改实体的算法有限,构成图形缺点:产生和修改实体的算法有限,构成图形的计算量很大,比较费时。的计算量很大,比较费时。三维模型的表达方法2.边界表达法(Boundary Representation,简称Brep)根据顶点、边和面组成的表面来精确的描述三维实体。优点:快速绘制立体或线框模型 缺点:数据以表格形式出现,因此空间占用量大;所得到的实体不一定真实有效,可能出现错误的孔洞或是颠倒现象。三维模型的表达方法3.参量表达法(Parametric Representation)采用参量化的线条、贝塞尔曲线和B样条,把每一个X、Y、Z坐标都采用参量化形式表达,用此方式来描述自由曲面。其中
4、非均匀有理B样条(NURBS:Non-Uniform Rational B-Splines)法用的比较广泛。三维模型的表达方法4.单元表达法(Cell Representation)用三角形、正方形或是多边形把表面分成各个独立的小单元。三维模型的构建方式1.用于构造模型的CAD 软件系统要求有较强的三维造型功能,主要是:实体造型(SolidModeling)曲面造型(SurfaceModeling)功能。常用的三维软件有:Pro/E、UG、CATIA、SolidWorks、AutoCAD 等。2.用扫描机构造三维模型第二种方法也称为逆向工程(重点)第二种方法也称为逆向工程(重点)逆向工程与传统
5、方法比较正向设计正向设计逆向设计逆向设计费时费力工作量大风险大省时省力投资小风险小逆向工程逆向工程逆向工程(Reverse Engineering)用扫描机对已有的产品实体进行扫描,可得到一系列离散点的坐标(点云数据),再使用相关的CAD软件对点云进行处理,即可得到被扫描实体的三维模型,这个过程称为RE。常用的扫描机1.传统的坐标测量机(Coordinate Measurement Machine,简称CMM)2.激光扫描机(Laser Scanner)3.零件断层扫描机(Cross Section Scanner)4.CT扫描机(Computer Tomography)5.磁共振扫描机(Ma
6、gnetic Resonance Imaging,简称MRI)。以激光扫描器为例说明逆向工程原理以激光扫描器为例说明逆向工程原理 1.1.利用激光光刀对物体表面进利用激光光刀对物体表面进行扫描行扫描 ;2.2.由光电耦合摄像机由光电耦合摄像机(Charge-coupled Device,Charge-coupled Device,简简称称CCDCCD)采集被测表面的光刀)采集被测表面的光刀曲线,得到光信号,通过光电曲线,得到光信号,通过光电传感器把采集到的光信号转化传感器把采集到的光信号转化成电位差信号,通过处理电路成电位差信号,通过处理电路将电位差信号转化成类比的影将电位差信号转化成类比的影
7、像信号,最后通过取像卡,把像信号,最后通过取像卡,把类比的影像信号转换成计算机类比的影像信号转换成计算机像素数据,即点云数据;像素数据,即点云数据;CCD被测表面的光刀曲线光信号光电传感器 电位差 信号处理电路 影像 信号取像卡 点云 数据点云数据和实体造型目前最常用的逆向软件1.Imageware Imageware由美国 EDS 公司出品,是最著名的逆向工程软件,正被广泛应用于汽车、航空、航天、消费家电、模具、计算机零部件等设计与制造领域。用扫描机构造三维模型用扫描机构造三维模型2.Geomagic Studio:Geomagic Studio是由美国 Raindrop(雨滴)公司出品的逆
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