基于逆向工程和快速成型的手机外形快速设计
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- 摘 要：随着计算机技术的迅速发展，计算机三维造型技术特别是逆向工程技术在工业上已经得到了广泛的应用。为了解决手机外形设计周期长的困难，本文研究了手机外形的逆向工程造型方法，并对逆向工程概念、方法进行系统的阐述，同时又以松下G60手机为例详细介绍了对手机外形进行逆向工程的步骤。
关键词：逆向工程，点云，快速制造，STL
1．1逆向工程原理
在瞬息万变的产品市场中，能否快速地生产出合乎市场要求的产品就成为企业成败的关键。由于各种原因往往我们都会遇到只有一个实物样品或手工模型，没有图纸或CAD数据档案，有时，甚至可能连一张可以参考的图纸也不存在，没法得到准确的尺寸，这就为我们在后续的工作中采用先进的设计手段和先进的制造技术带来了很大的障碍，制造模具也就更为烦杂。但是逆向工程技术很好的解决了这一问题。
随着计算机技术的飞速发展，三维的几何造型技术已被制造业广泛应用于产品及工模具的设计、方案评审、自动化加工制造及管理维护各个方面。通过各种测量手段及三维几何建模方法，将原有实物（产品原型或油泥模型）转化为计算机上的三维数字模型，在CAD领域，这就是所谓的逆向工程。
1．2逆向工程特点
传统的复制方法是用立体雕刻机或液压三次元靠模铣床制作出一比一成等比例的模具，再进行量产。这种方法属称类比式（Analog type）复制，无法建立工件尺寸图档，也无法做任何的外形修改。这为后续的改进设计造成很大程度上的麻烦。
传统的复制方法时间长而效果不佳，已渐渐为新型数字化的逆向工程系统所取代。逆向工程系统就专门为制造业提供了一个全新、高效的三维制造路线。并给出一个一体化的解决方案：从样品→数据→产品。
逆向工程通常是以专案方式执行一模型的仿制工作。往往制作的产品没有原始设计图档，而是委托单位交付一件样品或模型，如木鞋模、高尔夫球头、玩具、电气外壳结构等，请制作单位复制（Copy）出来。因为长期专门从事逆行工作，所以工作效率很高，三维模型也很专业。
逆向工程是由高速三维激光扫描机对已有的样品或模型进行准确、高速的扫描，得到其三维轮廓数据，配合逆向软件进行曲向重构，并对重构的曲面进行在线精度分析、评价构造效果，最终生成IGES或STL数据，据此就能进行快速成型或CNC数控加工。
IGES数据可传给一般的CAD系统（如：UG、MDT等），进行进一步修改和再设计。另外，也可传给一些CAM系统（如：UG、MASTERCAM、SMART-CAM等），做刀具路径设定，产生数控代码，由CNC机床将实体加工出来。STL数据经曲面断层处理后，可以直接由激光快速成型方式将实体制作出来。
目 录
0．引 言 1
1．概 述 1
1．1逆向工程原理 1
1．2逆向工程特点 2
1．3逆向建模的一般流程图 3
1．4逆向工程的应用领域 3
2．逆向工程一般步骤 3
2．1实体三维数据的获得——扫描 3
2．2点云处理 5
2．3曲面重构 5
2．4实体建模 8
2．5快速制造 9
3．逆向工程软硬件设备 10
3．1扫描设备 10
3．2点云曲面处理软件 11
3．3实体建模软件 12
3．4快速成型设备 14
4．建立手机外形具体步骤 15
4．1松下G60手机外形逆向开发的流程 15
4．2模型分析 15
4．3扫描 15
4．4点云数据清理 16
4．5曲面造型 18
1．建立对称平面 18
2．建立上表面 19
3．建立下表面 20
4．建立侧面 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．曲面再次裁减 24
9．建立按键曲线 25
10．整体镜像操作 25
11．曲面连续性处理 26
12．误差分析 27
13．数据精简 28
14．数据转化导出通用格式 28
4．6实体造型 28
1．数据导入 28
2．曲面缝合及模型实体化 29
3．建立手机按键 30
5．快速成型制造 33
6．质量评估检测 34
7．结 论 35
8．谢 辞 35
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