快速成形过程与三维模型的建立

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1、前面内容回顾一.快速成型原理二.四种快速成型工艺1.光固化成型2.叠层实体制造工艺法3.薄层材料选择性切割4.粉末材料选择性烧结法第三章快速成形过程与三维模型的建立快速成形过程快速成形的全过程包括三个阶段：前处理、自由成形和后处理快速成形过程快速成形过程快速成形过程三维模型的构造几何建模：即构造三维CAD模型，也就是将现实物体或假想物体的几何信息用某种数据方式在计算机中表示出来的过程。三维模型的表达方法1.构造实体几何法（ConstructiveSolidGeometry，简称CSG）构造实体几何法又称积木块几何法，采用布尔运算法则（并、交、减），将一些简单的体素

2、（如立方体、圆柱体、环、锥体）组合，变化，得到三维模型实体。优点：数据结构简单，无冗余的几何信息，得到的实体真实有效，并能方便的修改。缺点：产生和修改实体的算法有限，构成图形的计算量很大，比较费时。三维模型的表达方法2.边界表达法（BoundaryRepresentation,简称B－rep）根据顶点、边和面组成的表面来精确的描述三维实体。优点：快速绘制立体或线框模型缺点：数据以表格形式出现，因此空间占用量大；所得到的实体不一定真实有效，可能出现错误的孔洞或是颠倒现象。三维模型的表达方法3.参量表达法（ParametricRepresentation）采用参量化的

3、线条、贝塞尔曲线和B样条，把每一个X、Y、Z坐标都采用参量化形式表达，用此方式来描述自由曲面。其中非均匀有理B样条（NURBS：Non-UniformRationalB-Splines）法用的比较广泛。三维模型的表达方法4.单元表达法（CellRepresentation）用三角形、正方形或是多边形把表面分成各个独立的小单元。三维模型的构建方式1.用于构造模型的CAD软件系统要求有较强的三维造型功能，主要是：实体造型（SolidModeling）曲面造型（SurfaceModeling)功能。常用的三维软件有：Pro/E、UG、CATIA、SolidWorks、A

4、utoCAD等。2.用扫描机构造三维模型第二种方法也称为逆向工程（重点）逆向工程与传统方法比较正向设计逆向设计费时费力工作量大风险大省时省力投资小风险小逆向工程逆向工程（ReverseEngineering）用扫描机对已有的产品实体进行扫描，可得到一系列离散点的坐标（点云数据），再使用相关的CAD软件对点云进行处理，即可得到被扫描实体的三维模型，这个过程称为RE。常用的扫描机1.传统的坐标测量机（CoordinateMeasurementMachine,简称CMM）2.激光扫描机（LaserScanner）3.零件断层扫描机（CrossSectionScanner

5、）4.CT扫描机（ComputerTomography）5.磁共振扫描机（MagneticResonanceImaging，简称MRI）。以激光扫描器为例说明逆向工程原理1.利用激光光刀对物体表面进行扫描;2.由光电耦合摄像机（Charge-coupledDevice,简称CCD）采集被测表面的光刀曲线，得到光信号，通过光电传感器把采集到的光信号转化成电位差信号，通过处理电路将电位差信号转化成类比的影像信号，最后通过取像卡，把类比的影像信号转换成计算机像素数据，即点云数据；CCD被测表面的光刀曲线光信号光电传感器电位差信号处理电路影像信号取像卡点云数据点云数据和实

6、体造型目前最常用的逆向软件ImagewareImageware由美国EDS公司出品，是最著名的逆向工程软件，正被广泛应用于汽车、航空、航天、消费家电、模具、计算机零部件等设计与制造领域。用扫描机构造三维模型2.GeomagicStudio：GeomagicStudio是由美国Raindrop(雨滴)公司出品的逆向工程和三维检测软件。可轻易地从扫描所得的点云数据创建出完美的多边形模型和网格，并可自动转换为NURBS曲面。用扫描机构造三维模型3.CopyCADCopyCAD是由英国DELCAM公司出品的功能强大的逆向工程系统软件，它能允许从已存在的零件或实体模型中产生

7、三维CAD模型。用扫描机构造三维模型4.RapidFormRapidForm是韩国INUS公司出品的全球四大逆向工程软件之一，RapidForm提供了新一代运算模式，可实时将点云数据运算出无接缝的多边形曲面，RapidForm也将使工作效率迅速提升，使3D扫描设备的运用范围扩大，改善扫描品质。三维模型的近似处理原因：由于产品上往往有一些不规则的自由曲面，这就要求加工前必须对其进行近似处理。三维模型的近似处理格式（1）IGES（InternationalGraphicsExchangeStandard）美国标准，用处广泛，可支持不同文件格式之间的转换。（2）HPGL

8、（HPGr