逆向造型 geomagic studio 点云处理案例.pdf
Geomagic studio 12逆向基础与实例应用
目录目录 (1)第1章 逆向工程概述 (3)1.1逆向工程基本概念 (3)1.1.1逆向工程的定义 (3)1.1.2 逆向工程的应用领域 (3)1.2逆向工程常用软件 (4)1.3逆向工程数据采集系统 (6)1.4光学测量系统的误差分析及优缺点 (8)第2章 GEOMAGIC STUDIO 软件基础 (10)2.1G EOMAGIC STUDIO 工作界面 (10)2.2G EOMAGIC STUDIO 模块简介 (11)2.3G EOMAGIC STUDIO 鼠标操作及快捷键 (12)2.4G EOMAGIC STUDIO 工具栏命令详解 (14)2.4.1视图控制 (14)2.4.2 选择工具和删除 (14)2.4.3 选项设置 (14)2.5G EOMAGIC STUDIO 处理流程 (17)2.6G EOMAGIC STUDIO 基本操作案例 (18)第3章 GEOMAGIC STUDIO 点阶段 (21)3.1点云编辑 (21)3.1.1 命令 (21)3.1.2 操作流程 (21)3.2点云注册 (28)3.2.1 命令 (28)3.2.2 操作流程 (28)3.3特征对齐Ⅰ（回转件拼接） (34)3.3.1命令 (34)3.3.2 操作流程 (34)3.4特征对齐Ⅱ（球法拼接） (40)3.4.1命令 (40)3.4.2 操作流程 (40)3.5点处理案例 (45)本章小结 (48)第4章 GEOMAGIC STUDIO 多边形阶段 (50)4.1三角网格面基本处理 (50)4.1.1命令 (50)4.1.2 操作流程 (51)4.2三角网格面高级处理 (59)4.2.1命令 (59)4.2.2 操作流程 (59)4.3三角网格面处理案例 (71)本章小结 (77)第5章 GEOMAGIC STUDIO 形状阶段 (79)5.1基于探测曲率构造曲面 (79)5.1.1命令 (79)5.1.2 操作流程 (80)5.2基于探测轮廓线构造曲面 (90)5.2.1命令 (90)5.2.2 操作流程 (90)5.3形状阶段的高级编辑 (101)5.3.1命令 (101)5.3.2 操作流程 (101)5.4NURBS曲面创建案例 (107)本章小结 (112)第6章 GEOMAGIC FASHION阶段 (114)6.1构建参数化曲面 (114)6.1.1命令 (114)6.1.2 操作流程 (114)6.2参数化曲面创建案例 (125)本章小结 (137)第7章 GEOMAGIC STUDIO 12操作案例 (139)第1章 逆向工程概述1.1 逆向工程基本概念为了有效的缩短产品开发周期和节约成本，实现从实际物体到几何模型的直接转换，人们开始思索新的产品开发方案。
Geomagic点云网格处理
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软件基本操作 9) 常用选择工具：矩形选取 套索选取 画笔选取
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10) 反向选择
软件基本操作 管理器面板
管理器面板包含了模型管理器、基本体素、材质、显示设置、对话框。 若面板不小心删掉后，右击工具栏空白区域选择面板-资源管理器面板显示。模型管理器：显示文件数目及类型。基本体素：控制对象的显 示类型。材质：赋予对象一定的材料属性。显示：控制对象的显示， 便于观察。对话框：选取命令后有一定的选项会在这里显示。
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Geomagic Studio
关于点云和网格处理
LOGO
总述
geomagic概述
北 京 天 远 三 维 科 技 有 限 公 司
软件基本操作 点云处理流程
常用命令介绍
geomagic概述
Geomagic Studio 是Geomagic公司产品的一款 逆向软件，可根据任何实物零部件通过扫描点点云自动 生成准确的数字模型。主要功能： ◆ 1、自动将点云数据转换为多边形； ◆ 2、快速减少多边形数目； 3、把多边形转换为NURBS曲面。 4、曲面分析（公差分析等）。 5、输出与CAD/CAM/CAE匹配的档案格式（IGS， STL，DXF等）。
逆向设计与3D打印案例教程-第4章 Geomagic Studio点云处理软件教学
一、软件简介
Geomagic Studio 由 美 国 Raindrop ( 雨 滴 ) 公 司 出 品 ， 2013 年 被 3D Systems收购，拥有强大的点云处理能力，能够轻易的从扫描所得的点云数 据创建完美的多边形模型和网格，并可自动转换城NURBS曲面，可直接用于 3D打印、制造、艺术和工业设计等方面。
四、主要功能
（3)多边形处理模块 A 清除、删除钉状物，减少噪点光顺三角网格； B 简化三角面片数目； C 自动填充模型中的孔，并清楚不必要的特征； D 加厚、抽壳、偏移三角网格； E 创建、编辑边界。
（4)精确曲面 A 自动拟合曲面； B 编辑处理轮廓线； C 构建曲面片，并对曲面片进行移动、松弛等处理；
该软件是除Imageware之外应用最为广泛的逆向工程软件，是目前市面 上进行点云处理与三维曲面构建功能最强大的软件。 （1）建模时采用点云 三角网格面 曲面的方式； （2）软件功能操作便捷，易学易用； （3）具有自动拟合曲面功能，对玩具、工艺类工件等自由曲面优势较大。
二、软件界面
三、鼠标应用
左键
分离。 选择体外弧点：选择与其它绝大数的点云具有一定距离的点。（敏感性：低
数值选择远距离点，高数值选择的范围接近真实数据。） 减少噪音：因为逆向设备与扫描方法的缘故，扫描数据存在系统差和随机误
差，其中有一些扫描点的误差比较大，超出我们允许的范围，这就是噪声点。 封装：对点云进行三角面片化。
七、常用命令
五、工作流程
六、数据处理要求
第一阶段：点云阶段 (1)去掉扫描过程中产生的杂点、噪音点； (2)将点云文件三角面片化（封装），保存为STL文件格式。
第二阶段：多边形阶段 (1)将封装后的三角面片数据处理光顺、完整； (2)保持数据的原始特征。
基于GeomagicStudio的逆向工程技术
基于GeomagicStudio的逆向工程技术第37卷第5期2008年5月贵州工业大学学报(自然科学版)JOURNAL OF G U I Z HOU UN I V ERSI TY OF TECHNOLOGY (Natural Science Editi on )Vol .37No .5May .2008文章编号:1009-0193(2008)05-0102-03基于Geo mag i c Stud i o 的逆向工程技术罗之军1,何彪2(1.贵州广播电视大学,贵州贵阳550004;2.贵州大学机械工程学院,贵州贵阳550003)摘要:介绍了逆向工程的概念、特点及工作流程,以鞋楦逆向设计过程为例,论述了基于Geomagic Studi o 的逆向工程技术。
研究表明Geomagic Studi o 在逆向工程技术的应用中具有重大的意义。
关键词:逆向工程;Geomagic Studi o;数据处理;曲面重建中图分类号:T H16 文献标识码:A0 前言逆向工程(Reverse Engineering,RE )也称反求工程,它是从一个存在的零件或原型入手,首先对其进行数字化处理,然后进行数据处理、曲面重建、构造CAD 模型等,最后制造出产品的过程[1]。
逆向工程具体的工作流程是针对一现有工件(样品或模型),利用3D 数字化测量仪,准确、快速地量取样品表面点数据或轮廓线条,加以点数据处理、曲面创建,修改后,传至CAD /CAM 系统,再由CAD 系统传至CNC 加工机床或快速成型机来制作工件或模具。
目前逆向工程技术已经成为技术引进和产品快速开发的最有效的工具。
1 逆向工程的基本工作流程逆向工程的基本流程是:对实物样件进行坐标数据采集,得到表面几何数据;然这些数据进行补缺、简化、平滑等预处理;由于测量模型通常由多个面组成,因要对测量数据进行分块,再进行曲面拟合,在曲面模型的基础上可进一步建立基B -rep 结构的产品CAD 模型。
Geomagic系列教程 点云处理
13. Under Max Displacement, toggle on the Limit checkbox and set the Limit to 0.1 mm. This option allows the user to limit the movement of data points during the smoothing process. The user can then choose to either select or delete any points that would have moved more than the specified limit. For this example, choose the Select Outliers option. Also, toggle on the Include Isolation Points checkbox. This will automatically find and remove disconnected components, or outliers, which are very far from the point cloud (i.e. isolated).
基于Geomagic Studio的逆向工程数据处理技巧
基于Geomagic Studio的逆向工程数据处理技巧摘要:基于Geomagic Studio系统环境,从对产品进行数据采集,到对产品的的反求制作研究,详细的介绍了产品的逆向工程中的各个环节,分析了在各个环节中遇到的问题,并提出解决问题方法。
关键词:逆向工程数据处理技巧1 逆向工程概述逆向工程是逆向思维的一种工程实践,广义的逆向工程包括几何形状逆向、工艺逆向和材料逆向等诸多方面,是一个复杂的系统工程。
一般的逆向工程也称几何逆向,是指在没有设计图纸或者设计图纸不完整的情况下,对产品的实物进行测量、数据处理,并在此基础上构造出产品的三维CAD模型,进行再设计的过程。
而传统的产品实现通常是从概念设计到样图,再制造出产品,我们称之为正向工程(或顺向工程)。
2 数据采集过程数据采集是目的是形成一定的图像数据,给后续的三维软件处理提供初始的数据来源。
而数据采集可以采用FARO手持式激光扫描设备进行数据采集,该设备配备了Laser ScanArm三维激光扫描臂和Laser Scanner激光扫描头,可实现对模型表面点云数据的自由测量。
3 数据后期处理技巧3.1 去除体外点在扫描被测对象时,可能会无意中扫描到一些背景物体(如桌面、墙、固定装置等),即在对象周围可能存在的体外点。
Geomagic Studio 可通过以下方法擦除这些体外点:(1)用选择工具手动移除,如矩形工具、椭圆工具、画笔工具或套索工具,也可以按DEL(删除键)进行删除。
(2)让软件自动探测体外点。
点击编辑→选择→与主体分离部分或点击选择不相连的项,改变分隔从中间到低,这样系统会选择在拐角处离主点云很近但不属于它们一部分的点,即可删除体外点。
(3)对于仍然存在的一些游离点,点击编辑→选择→体外点,改变敏感性到85左右,这样会选中残留的偏离点,然后确认擦除。
3.2 去除噪音点在扫描过程中,由于扫描设备轻微震动、扫描校准不精确等原因,有可能将一些噪音点引入数据中,表现为曲面对象粗糙、不均匀。
Geomagic 汽车点云处理操作范例
Geomagic 操作范例1.1.目标操作这个实例将向用户展示Geomagic工作流程的每一个阶段。
用户准备启动点阶段，在点阶段用户将提取点云并准备对点包络。
一旦被包络，用户将进入多边形阶段进行填补空洞、去除肿块或将肿块从多边形物上分离。
此时，用户将要进行造型阶段，造型阶段用户要进行多边形表面的NURBS曲面固定。
图表 1文件Car.wap1.2.打开数据文件在工作之前，用户需要在Geomagic Studio中打开扫描数据点。
扫描数据点能被点化或多边形化。
在这个实例中，用户将正在使用的是无序数据点。
1．打开文件car.wap。
这个文件包含目标数据扫描点将要被构成表面的。
a.选取File > Open或者点击Open a file。
打开文件对话框出现。
b.从文件夹中定位并选取保存的car.wrp文件。
c.点击Open。
图表21.3.回顾数据在对目标数据对象进行操作以前，用户需要知道这个对象的轮廓。
使用合适的功能修改在视图区显示的对象，使得用户对手边的工作有更深的理解1．用户在开始修改数据之前Shade并且回顾目标物体来获得对物体形状更好的了解。
a.点击View > Shading > Shade Points视图区的目标数据将似乎是一个生成的表面，这是给用户在工作前的一个好的建议。
图表 32．用户在开始编辑时首先要使用各种命令，比如旋转和放大来熟练的操作视图来观看内部的图案阴影。
a.把鼠标放置在视图区。
按下并保持鼠标中键。
（或者按Ctrl＋鼠标左键）b.在视图区拖动鼠标箭头。
注意观察目标物体在视图中的旋转。
c.按下并且保持Shift＋鼠标右键或者使用滚动轮来放大或缩小视图。
注意当放大物体时，用户可以开始观看目标物体的单个点。
图表 4d.按下并保持Alt＋鼠标右键来移动视图。
记得在视图区拖动鼠标指针来更新视图。
3．恢复视图区域以便观看全部物体。
a. 点击View > Fit Model to View或者点击the Fit Model to View图标来固定物体的当前视图框架。
基于Geomagic studio和DesignX的端盖逆向设计
为研究对象，利用 Geomagic studio 软件对三维扫描仪采集
选择工具栏中 【套索选择工具】，勾画出端盖的外轮
大量的坐标点，进行点云处理，再利用 DesignX 软件逆向设 廓，点云数据呈现红色，点击鼠标右键选择“反转选区”，选
计 悦粤阅 模型，利用这种方法较好地缩短产品的研发周期。 择菜单【点】【删除】或按下 Delete 键。
形选择”，便于后续操作。
据分析结果，本零件逆向设计尺寸符合要求，结果如图 2
执行“参考平面”命令，弹出“追加参考平面”对话框， 所示。
方法选择“提取”，在模型中选择上一步骤中的领域 1，单
击“预览”，绘图区将预显平面 1，单击“姨”，生成参考平面
1。然后执行“参考线”命令，弹出“追加参照线”对话框，方
于删除零件外的点。为了方便观察点云数据，可设置
程，已经在现代加工企业产品的开发设计中广泛应用，尤其 旋转中心并配合放大、缩小或旋转功能进行操作。在操作
对于汽车覆盖件、摩托车油箱盖等复杂曲面零件的设计很 区域点击鼠标右键，选择“设置旋转中心”，在点云适合位
有用，因为其产品形状和尺寸是无法描述的[1]。本文以端盖 置点击。
在拐角处离主点云很近但不属于它们一部分的点。“尺寸”
于标志点不要粘贴在一条直线上，且不要粘贴对称。 按默认值 5.0，点击上方的“确定”按钮。点云中的非连接 公共标志点至少为 4 个，但因扫描角度等原因，一般建议 项被选中，并呈现红色。选择菜单 【点】【删除】 或按下
5-7 个为宜；标志点应使相机在尽可能多的角度可以同时 Delete 键。
法选择“检索圆柱轴”，在模型中选择领域 2，单击“预览”，
绘图区将预显参考线 1，单击“姨”。
选择“面片草图”命令，弹出“面片草图的设置”对话
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8、使用松弛
命令，改善图形表面 质量；
9、使用锐化向导， 锐化图形边线， 9.1 打开锐化向导对话框，单击 计算 ，软件根据曲率，计算边线位置，
红色区域代表边线位置；
对于多选的区域，用 Ctrl+left 拖动 画线选取，画线经过的区域会取消 多边形的选择，
对于漏选的区域，直接按住 left 画线选取，
6、用套索工具套取无用的杂点，按 delete 键删除；
7、单击工具 结束；
减少噪音，点击应用，软件自动消除噪点后，点确定
8、选中窗口中所有点云，点
工具图标，
多边形处理阶段
1、执行合并后，文件转换为三角网格面，点击网格医生命令 辑修复网格；
，编
2、点击减少噪音命令 ，使多边形表面变光滑；
3、使用填充单个空命令
，打开拟合曲面对话框；
点选适应性选项，其他数值默认，点击应用，图形拟合成曲面，如下图。
，逐个填充表面破洞；
4、选中表面不需要的特征，例如铸件的标示和铸件编号，点击取出特征 命令，软件自动取出表面特征并平滑填充；
（去除特征前） （去除特征后）
5、使用砂纸 命令，打磨平滑局部粗糙区域， 按住鼠标在粗糙区域拖动，圆圈大小表示打磨的范围；
6、使用修改工具中的 创建/拟合孔 命令，拟合图形中的圆孔，
3、单击构造曲面片命令， 曲面片；
勾选自动评估，点击应用，软件自动划分
4、点击修理曲面片命令
，进入曲面片修理对话框；
这样的错误是形成曲面片时四边形的角度连续形成的，直接拖动顶点位置就可以 了。（注意错误位置有一条紫色的线段。）
5、单击松弛
，松弛曲面片；
6、选择 移动面板 命令，
进入 移动面板 对话框
边线区域选取完成之后，单击 抽取，软件自动抽取图形边线， 9.2 单击下一步，进行边线编辑，拖动边线节点，调整边线位置；
9.3 调整合适后，单击下一步，选择延伸选项，因子数值大小默认或根据实 际模型填写，单击延伸，边线延伸出边界；
9.4 单击下一步，进入边线编辑阶段，点选移动定点选项，并勾选 移动时固 定；勾选 显示编辑点 复选项，
在对话框中选择 拟合孔 选项，鼠标单击选中需要拟合的孔的边线，软件自 动拟合出孔的边线，按确定按钮，完成孔的拟合
执行命令之后，圆孔被赋予边线；
7、对于图形中无用、尺寸容易获取的 或零件的夹具、底座等部分，可以将 其删除，使用剪裁工具下的用平面进行剪裁 命令操作，
在对话框中选择要用的截面，调整位置度到合适位置，点击平面截面按钮，此时 删除所选区域 按钮点亮，点此按钮，将所选区域删除，按 确定 完成剪裁；
9.5 拖动边线节点，调整边线到最佳位置；编辑完成后，点击下一步，选择 更新格栅，软件在边线区域构造格栅，
接下来点击 锐化多边 选项；
精确曲面处理阶段
1、打开精确曲面工具栏，
点击精确曲面命令
，弹出如下选项，默认选项，单击确定；
2、使用探测工具中的探测曲率命令， 进入探测曲率对话框，
勾选自动评估选项，其他数值默认，单击应用，图形变化如下图，
点云处理阶段
1、同时打开造型所需的几个点云文件；
2、选择采样比率，比率数值越大， 点越密集，一般使用默认数值；
3、显示结果如右图；
4、单击点工具栏里，点着色命令， 点云文件着色显示；
5、隐藏其他点云，对每片点云进行单独修整。
单击修补工具栏下选择工具中的体外弧点 工具，打开选择体外弧点对 话框，敏感性数值为默认参数，单击应用，软件自动选取散落于主体点云之外的 杂点，点击确定，推出对话框，按 delete 键，删除杂点；
单击选中一个面，
在操作框中选择 添加/删除 2 条路径 ，单击图形节点上的节点数，单击为增加 2，CTRL+单击为删除 2 条路径，调整数字使面两边界的节点数相同，单击执行；
7、点击构造格栅命令
，打开构造格栅对话框，选项默认，点击应用；
8、松弛格栅，点击
，将格栅松弛处理；
9、拟合曲面，单击拟合曲面图标