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基于逆向工程和快速成型的手機外形快速設計

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更新時間：2014-07-12
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摘要：隨著計算機技術的迅速發展，計算機三維造型技術特別是逆向工程技術在工業上已經得到了廣泛的應用。為了解決手機外形設計周期長的困難，本文研究了手機外形的逆向工程造型方法，并對逆向工程概念、方法進行系統的闡述，同時又以松下G60手機為例詳細介紹了對手機外形進行逆向工程的步驟。
關鍵詞：逆向工程，點云，快速制造，STL
1．1逆向工程原理
在瞬息萬變的產品市場中，能否快速地生產出合乎市場要求的產品就成為企業成敗的關鍵。由于各種原因往往我們都會遇到只有一個實物樣品或手工模型，沒有圖紙或CAD數據檔案，有時，甚至可能連一張可以參考的圖紙也不存在，沒法得到準確的尺寸，這就為我們在后續的工作中采用先進的設計手段和先進的制造技術帶來了很大的障礙，制造模具也就更為煩雜。但是逆向工程技術很好的解決了這一問題。
隨著計算機技術的飛速發展，三維的幾何造型技術已被制造業廣泛應用于產品及工模具的設計、方案評審、自動化加工制造及管理維護各個方面。通過各種測量手段及三維幾何建模方法，將原有實物（產品原型或油泥模型）轉化為計算機上的三維數字模型，在CAD領域，這就是所謂的逆向工程。
1．2逆向工程特點
傳統的復制方法是用立體雕刻機或液壓三次元靠模銑床制作出一比一成等比例的模具，再進行量產。這種方法屬稱類比式（Analog type）復制，無法建立工件尺寸圖檔，也無法做任何的外形修改。這為后續的改進設計造成很大程度上的麻煩。
傳統的復制方法時間長而效果不佳，已漸漸為新型數字化的逆向工程系統所取代。逆向工程系統就專門為制造業提供了一個全新、高效的三維制造路線。并給出一個一體化的解決方案：從樣品→數據→產品。
逆向工程通常是以專案方式執行一模型的仿制工作。往往制作的產品沒有原始設計圖檔，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、電氣外殼結構等，請制作單位復制（Copy）出來。因為長期專門從事逆行工作，所以工作效率很高，三維模型也很專業。
逆向工程是由高速三維激光掃描機對已有的樣品或模型進行準確、高速的掃描，得到其三維輪廓數據，配合逆向軟件進行曲向重構，并對重構的曲面進行在線精度分析、評價構造效果，最終生成IGES或STL數據，據此就能進行快速成型或CNC數控加工。
IGES數據可傳給一般的CAD系統（如：UG、MDT等），進行進一步修改和再設計。另外，也可傳給一些CAM系統（如：UG、MASTERCAM、SMART-CAM等），做刀具路徑設定，產生數控代碼，由CNC機床將實體加工出來。STL數據經曲面斷層處理后，可以直接由激光快速成型方式將實體制作出來。

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 2
1．3逆向建模的一般流程圖 3
1．4逆向工程的應用領域 3
2．逆向工程一般步驟 3
2．1實體三維數據的獲得——掃描 3
2．2點云處理 5
2．3曲面重構 5
2．4實體建模 8
2．5快速制造 9
3．逆向工程軟硬件設備 10
3．1掃描設備 10
3．2點云曲面處理軟件 11
3．3實體建模軟件 12
3．4快速成型設備 14
4．建立手機外形具體步驟 15
4．1松下G60手機外形逆向開發的流程 15
4．2模型分析 15
4．3掃描 15
4．4點云數據清理 16
4．5曲面造型 18
1．建立對稱平面 18
2．建立上表面 19
3．建立下表面 20
4．建立側面 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．曲面連續性處理 26
12．誤差分析 27
13．數據精簡 28
14．數據轉化導出通用格式 28
4．6實體造型 28
1．數據導入 28
2．曲面縫合及模型實體化 29
3．建立手機按鍵 30
5．快速成型制造 33
6．質量評估檢測 34
7．結論 35
8．謝辭 35
...

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