基于Geomagic wrap和DesignX减速器箱体逆向设计
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摘 要：减速器箱体结构复杂，不便测量，适合使用逆向设计获取箱体三维模型。运用三维扫描仪获取箱体点云数据，运用wrap对点云进行处理并封装三角面片，运用DesignX对三角面片进行逆向建模，并与原始点云比对，獲取箱体三维模型。
关键词：减速器箱体;逆向设计;数据采集;DesignX
中图分类号：TH132文献标识码：A
doi：10.14031/j.cnki.njwx.2020.06.008
Reducer Cylinder’s Reverse Design Based on Geomagic Wrap and DesignX
Jin Fengfeng，Qu Keke，Tang Guangyin，Ma Lilong
（Jiyuan Vocational and Technical College， Jiyuan 459000，China）
Abstract：The reducer cylinder structure was complex and measured inconveniently . It was suitable to use the reverse design to obtain the three-dimensional model of the cylinder. It was got 3D model by theprocess： Used a 3D scanner to obtain the point cloud data of the cylinder， used wrap to process the point cloud and encapsulate the triangle patch， used DesignX to reverse model the triangle triangle patch， and compared with the original point cloud to obtain the 3D model of the cylinder block.
Keywords：reducer cylinder; reverse design; data acquisition; DesignX
0 引言
逆向设计是指从实物上采集大量的三维坐标点，并由此建立该物体的几何模型，进而开发出同类产品的先进技术。逆向设计与一般的设计制造过程相反，是先有实物后有模型。减速器在现代机械中应用极为广泛，常用于原动件与工作机之间减速传动，起到匹配转速和传递转矩的作用。减速器箱体结构复杂，曲面较多，用普通测量工具测量难度比较大，适合用逆向设计的方法获取三维模型。
1 点云数据获取
1.1 喷显像剂
扫描仪接受反射光比较敏感，因此对于表面反光太高、太低、透明、黑色等表面需要进行喷涂显影剂处理。减速器刚体表面为黄色油漆，光滑处可能会反射光线，影响正常的扫描效果，因此应喷涂一层显像剂。
1.2 粘贴标志点
标志点粘贴注意：
（1）标志点尽量粘贴在平面区域或者曲率较小的曲面，避开特征多的位置。
（2）标志点不要粘贴在一条直线上，且不能对称粘贴。公共标志点至少为3个，标志点应使相机在尽可能多的角度识别。
（3）粘贴标志点要保证扫描策略的顺利实施，根据工件的长、宽、高合理分布（如图1）。
1.3 获取点云数据
运用扫描仪对处理好的箱体分块扫描，获取必要的特征，并对点云数据进行拼接，使点云数据成为一幅完整的点云。
2 点云数据处理
无论使用何种三维激光测量方式，都不可避免产生大量的点云噪声。点云噪声是各种因素综合作用的结果，根据点云噪声产生，大体上可以分为四类：（1）被测目标模型的自身属性;（2）测量仪器的系统误差;（3）偶然因素或其他不可抗因素;（4）点云拼接产生的误差。必须对扫描来的点云数据进行降噪滤波处理，去除扫描场景中的无关点云。
2.1 杂点删除
Geomagic Wrap软件导入箱体零件点云数据，手动对其进行去掉扫描过程中产生的杂点。运用“选择体外孤点”、选取非连接项、删除噪音点、统一曲率等命令去除多余的点，降低计算量。模型点云处理后如图2所示。
2.2 封装
将点云数据三角面片化，便于直观观察数据模型，为后续逆向建模做好基础，封装后如图3所示。对于要求不高的模型，可以通过对三角面片进行编辑，获取CAD模型。对于数据精度模型，在保留必要的特征后，进行逆向建模获取CAD模型。
3 逆向建模和数据比对
3.1 逆向建模
将三角面片导入软件Geomagic DesignX逆向建模。基本步骤可以分为领域分割、对齐坐标系、建立CAD模型。
3.2 数据对比
建模后的三维CAD模型与原始点云数据进行对比，观察误差范围。根据需要设定误差范围，通过比对后，不同色谱表示不同的误差范围。因为此模型的表面喷漆处理，以及箱体内部部分扫描不完整颜色呈蓝色，误差在0.1 mm外，其他尺寸满足逆向设计要求，如图4所示。
4 结论
运用扫描仪获取点云数据，运用Wrap对点云进行处理获取模型的三角面片，运用DesignX对三角面片进行逆向建模，并进行公差分析，符合逆向设计要求。为工业件的逆向设计提供参考。
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