基于GeomagicStudio12的钣金件边界处理方法

Geomagic studio 12逆向基础与实例应用

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 2.1GEOMAGIC STUDIO 工作界面..........................................................................................................10 2.2GEOMAGIC STUDIO 模块简介..........................................................................................................11 2.3GEOMAGIC STUDIO 鼠标操作及快捷键...........................................................................................12 2.4GEOMAGIC 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 2.5GEOMAGIC STUDIO 处理流程..........................................................................................................17 2.6GEOMAGIC 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

Geomagic studio 12逆向基础与实例应用 2

Geomagic studio 12逆向基础与实例应用

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 2.1GEOMAGIC STUDIO 工作界面..........................................................................................................10 2.2GEOMAGIC STUDIO 模块简介..........................................................................................................11 2.3GEOMAGIC STUDIO 鼠标操作及快捷键...........................................................................................12 2.4GEOMAGIC 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 2.5GEOMAGIC STUDIO 处理流程..........................................................................................................17 2.6GEOMAGIC 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

基于Geomagic Studio的点云处理与三维建模研究 (2)

基于Geomagic Studio的点云处理与三维建模研究

汤磊1,2 钱建国2 朱翊 1

（1.中国测绘科学研究院，北京 100830；2.辽宁工程技术大学测绘与地理科学学院，辽宁阜新 123000）

摘要本文基于逆向工程软件Geomagic Studio，研究复杂形体的三维点云三维重建过程，重点阐述如何对三维激光扫描仪获取的点云数据进行前期去噪，并运用数学算法分析其具体实现原理。详细介绍了点云在Geomagic Studio里的处理过程，包括在点云阶段的分块点云拼接、点云预处理、封装形成三角面，在多边形阶段进行模型修补和模型优化，在形状阶段构建曲面片、构建格栅以及生成NURBS曲面，最终在模型合并完成后对其进行纹理贴图并渲染成型。

关键词逆向工程；Geomagic Studio；三维建模；去噪；NURBS曲面

Study of point cloud processing 3D model building based on

Geomagic Studio

TANG Lei1,2, QIAN Jian-guo2, ZHU Yi1

（1. Center of E-government, Chinese Academy of Surveying and Mapping, Beijing 100830;

2. School of Geomatics , Liaoning Technical University , Liaoning Fuxin 123000）

Abstract： Based on the reverse engineering software-Geomagic Studio, In this paper, the complex form is

modeled by handling its 3D point cloud. It focus on expounding how to denoise the point cloud by the 3D

基于Geomagic Studio的点云数据处理三维建模技术

13 科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION科技资讯2019 NO.21SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION信息技术DOI：10.16661/ki.1672-3791.2019.21.013基于Geomagic Studio的点云数据处理与三维建模技术李志彦(上海仁渊科技有限公司上海 200439)摘要：该项目用到一款点云数据处理软件Geomagic Studio，在处理非大量点云数据时具有一定优势。该文中，笔者主要介绍利用Geomagic Studio软件处理扫描获取的点云数据生成曲面模型，然后生成三维模型的过程。从数据预处理、提取特征线、构建曲面、生成三维模型4个基本步骤对基于Geomagic Studio点云数据处理三维建模技术进行了分析和总结。关键词：点云数据 Geomagic studio 特征线 NURBS曲面中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2019)07(c)-0013-02随着激光技术的快速发展，激光三维扫描技术以其独有的优势正广泛地应用于各个领域。与传统的三维信息获取技术相比，能快速、精确、无接触完成对复杂表面测量和建模。目前，市场上涌现出了大量的商业化激光扫描点云数据处理软件。大致可分为：专用的逆向软件，如Sufacerl0.0、CopyCAD、TRACE、cyclone、Geomagic、polyworks等；以及一些流行的CAD／CAM集成系统中也开始集成了类似模块。如Uni-graphics中的Point Cloud功能、Cimatron90中的Reverse Engineering功能模块等。其中，Geomagic studio软件以先进的数学模型、曲面构造理论为基础，被广泛用于点云数据处理工作中。它不同于传统的点—线—面的曲面构建方式，而是提供了基于多边形网格化快速曲面构建方式，体现了点云数据生成三维模型技术发展的新趋势。1 Geomagic Studio软件简介Geomagic Studio软件是美国雨滴(Raindrop)公司出品的逆向工程和三维检测软件，它可扫描所得的点阵模型创建良好的多边形模型或网格模型，并转换为NURBS曲面。该软件主要功能包括：横切截面轮廓线获取；新点坐标数据处理技术；按曲率连续填补破洞；自动将NURBs曲面边界合并到新的扫描测量数据中；其主要特点支持多种扫描仪文件格式的读取和转换、海量点云数据处理等。笔者通过项目实例进行简单的阐述以给予读者更多启发。2 项目实例2.1 点云数据处理基于Geomagic Studio软件的点云数据处理流程一般如图1所示，首先将测得点云数据进行预处理，然后提取地物特征线，反复编辑特征线生成最贴近实际的曲面，最后构建成三维模型。2.1.1 读取与渲染Geomagic Studio软件支持市场上大部分扫描仪的点云数据载入。为了获得完整点云，运用三维激光扫描仪从多个不同方向进行扫描，运用对齐功能将分块的点云数据统一到同一个坐标系上，由于是杂乱的点，显示并不直观，在Geomagic Studio软件中使用Shade Points命令渲染点云数据，增加三维感真实感以便于后续操作。2.1.2 滤除噪声点由于受镜头畸变、测量时环境光、图像处理的算法等的影响，采集的数据含有较多的噪声点。先人工删除大片孤立的点云数据，再自动过滤掉超过设定阈值的孤立噪声点，提供了两种方法：(1)手动删除噪声点；(2)Reduce Noise命令自动过滤噪声点。单击点→噪声处理→将平滑度适当的值，效果最佳→选中预览选项。2.1.3 生成曲面使用多边形网格(ploy mesh)封装，进入Wrap封装阶段。封装实质上使许多细小的空间三角形逼近还原CAD实体模型。将点云组织起来生成一个曲面，操作方法为：点击Point(点)→Wrap(封装)，点击surface选项。在点对象上创建一个多边形网格，Model Mangager(模型管理器)创建了一个新对象，但被测模型本身的几何拓扑关系或遮挡、破损以及不同站点之间点云数据拼接存在缝隙等原因，会导致部分表面无法测量或采集数据存在破损现象。如图2（a）所示。2.1.4 漏洞修补封装生成数字化模型后，发现存在破损，可通过填充孔命令在这些缺失数据区域里来创建一个基于曲率的填充(curvature-based filling)或一个平面填充(flat fill)，执行全部填充、部分填充或桥填充，单击多边形→填充单个孔→点击洞的红色边缘；或运用绳索工具选中凹下去和凸出来的地方→多边形→全部填充，将缺失数据补齐完整。如图2（b）所示。2.1.5 数据精简Geomagic Studio软件提供了点云数据的精简命令，通Copyright©博看网 . All Rights Reserved.14科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION科技资讯2019 NO.21SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION信息技术

geomagic创作过程

变形金刚某部位零件的逆向工程Reverse Engineering of

Transformance

点阶段

查看点云

先断开非链接项

然后探测体外孤点并删除，如图

接着进行降噪处理，先预览整个部件的一小部分，如图

预览结果如图

然后拖动平滑级别滚动条，看预览效果作何变化

最小设置最大设置

选择显示偏差，观察偏差变化情况最小设置最大设置

选择合适的平滑级别后，点确定完成降噪工作。

接下来进行统一采样。

采样前

采样后

采样设置不同，导致封装效果也不相同，故此处进行了n次尝试，最终完成比较合适的采样工作。

采样完成后，就可以进行封装了。点击封装，选择自由曲面，点确定。

封装完后点云就变成由很多三角形组成的自由曲面。如图，这个模型由36976个三角形构成的。

这个封装出来的模型，千疮百孔。所以补孔操作势在必行！

下面是补孔截图（由于孔实在很多，只截具有代表性的图）

1.这是直接补孔

补好之后

2.边界补孔。

3.搭桥补

…………………

…………………..

……………………….

经过漫长的补孔，整个模型终于比较完整了。现在对表面一些凸起，凹坑等进行处理。用去除特征功能。

去除前去除后

在对所有表面进行处理后，现在对多边形进行处理。可以简化也可以细化多边形。由于当前三角形数目比较少，故选择细化。

细化前

细化后

松弛多边形

松弛前

松弛后

现在模型的表面基本比较规则，现在对局部进行优化。

拟和

如图是一个柱形，对其进行拟和到圆柱。

拟和前

拟和后

然后对圆柱的上底面进行拟合到平面。如图，

拟和前

拟和后

同理对零件其余不分进行必要的拟合。最终效果如下

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.wap

1.2. 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 2

1.3. 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 3

2．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 4

d. 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。

magicstudio软件操作指南

Geomagic studio

软件操作指南

⽬录AA004XNCEY

软件介绍 (1)1.1 Geomagic公司及其主要产品 (1)

1.2 Geomagic Studio软件的使⽤范围 (1)

1.3 Geomagic Studio软件的主要功能 (1)

1.4 Geomagic Studio软件的优势 (1)

1.5 计算机要求 (2)

2. 软件安装 (3)

3. 软件功能介绍 (10)

3.1 Geomagic studio软件及流程简介 (10)

3.2 Geomagic Studio 中⿏标控制和主要快捷键 (11)

3.3 Geomagic Studio 软件的基本模块 (11)

4.点阶段 (15)

4.1 点阶段主要操作命令列表 (15)

4.2 实验 (15)

5.多边形阶段 (25)

5.1多边形阶段主要操作命令列表 (25)

5.2实验 (26)

(26)

5.2.2 实验⼆：建筑物单⾯墙体建模 (39)

6.精确曲⾯阶段 (46)

6.1 精确曲⾯阶段主要命令列表 (46)

6.2 实验 (47)

1软件介绍

1.1 Geomagic公司及其主要产品

Geomagic是⼀家世界级的软件及服务公司，在众多⼯业领域如汽车、航空、医疗设备和消费产品得到⼴泛应⽤。公司旗下主要产品为Geomagic Studio、Geomagic Qualify和Geomagic Piano。其中Geomagic Studio是被⼴泛应⽤的逆向⼯程软件，可以帮助⽤户从点云数据中创建优化的多边形⽹格、表⾯或CAD模型。Geomagic Qualify 则建⽴了CAD和CAM 之间所缺乏的重要联系纽带，允许在CAD 模型与实际构造部件之间进⾏快速、明了的图形⽐较，并可⾃动⽣成报告；⽽Geomagic?Piano是专门针对⽛科应⽤的逆向软件。本项⽬所使⽤的主要是Geomagic Studio软件。1.2 Geomagic Studio软件的使⽤范围：

基于Geomagic Studio的逆向工程数据处理技巧

管永刚

【期刊名称】《科技创新导报》

【年(卷),期】2011(000)033

【摘要】基于GeomagicStudio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。

【总页数】1页(P73-73)

【作者】管永刚

【作者单位】淮阴工学院人事处,江苏淮安223003

【正文语种】中文

【中图分类】TP311.13

【相关文献】

1.基于geomagic studio的水枪逆向设计及其误差分析 [J], 石赞

2.基于Geomagic的逆向工程数据算法研究与应用 [J], 王馨

3.基于Geomagic studio的产品逆向建模与3D打印技术研究 [J], 胡丽华;王涛;侯巧红;任少蒙

4.基于Geomagic studio和DesignX的端盖逆向设计 [J], 赵明炯;许鹏宇;江萍

5.基于Geomagic studio和DesignX的端盖逆向设计 [J], 赵明炯;许鹏宇;江萍

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基于Geomagic Studio 12．0的采棉部件设计

刘晓丽;卢松涛;张鲁云

【摘要】为缩短产品研制周期、增强企业竞争能力，逆向工程技术也正逐步从其他产品设计制造业领域引入到我国农业机械领域。以统收式采棉机的采摘部件梳齿为测绘对象，通过逆向工程技术，采用青岛雷顿数控设备有限公司生产的先进的NC（865）型三坐标测量仪进行扫描与测绘，获取了梳齿的点云数据，然后对其进行预处理、多边形阶段处理、参数化处理，最终运用SolidWorks软件绘制出三维模型，完成了梳齿部件的逆向设计。通过实例运用，证实了逆向工程技术在农业机械研究领域的可行性，其研究结果将对我国农业机械化的发展起到积极的推动作用。%To shorten product development cycle, enhance enterprise

competition ability,reverse engineering technology is gradually introduced

from other products design and manufacturing field to the field of

agricultural machinery .With the picking part of unified collection type

cotton-picking machine stripper finger as surveying and mapping object,

by reverse engineering technology, using advanced NC (865) three

coordinates measuring instrument produced by Qingdao Leighton NC

Equipment Co .Ltd.for scanning and mapping, the point cloud data of the

Geomagic studio软件操作指南要点

同济大学测绘与地理信息学院

1

Geomagic studio

软件操作指南

同济大学测绘与地理信息学院

2

AA004XNCEY

软件介绍……………………………………………………………………1

1.1 Geomagic公司及其主要产品………………………………………..1

1.2 Geomagic Studio软件的使用范围………………………………..…1

1.3 Geomagic Studio软件的主要功能…………………………………..1

1.4 Geomagic Studio软件的优势………………………………………..1

1.5 计算机要求…………………………………………………………..2

2. 软件安装……………………………………………………………………3

3. 软件功能介绍……………………………………………………………..10

3.1 Geomagic studio软件及流程简介………………………………….10

3.2 Geomagic Studio 中鼠标控制和主要快捷键………………………11

3.3 Geomagic Studio 软件的基本模块…………………………………11

4.点阶段……………………………………………………………………….15

4.1 点阶段主要操作命令列表………………………………………….15

4.2 实验………………………………………………………………….15

5.多边形阶段………………………………………………………………….25

5.1多边形阶段主要操作命令列表……………………………………..25

5.2实验…………………………………………………………………..26

5.2.1实验一：毛泽东塑像建模…………………………………...26 同济大学测绘与地理信息学院