，机械研究与应用·2016年第1期（第29卷，总第141期） doi; 10.16576/j. enki.10074414.2016.01.072
制造业信息化
基于读向工程的玩具鸭的三维建模及雕铣加工
程宝军，王婷”
（0 摘要：随着现代造型技术的发展，通过图形软件造型可以得到各种玩具模型，但目前造型的目的还主要用于设计三维形状效果图，很少进一步的利用玩具的三维形状信息。而本文是将CAD技术引入到了玩具设计中，道过三维激光
处理并重构曲面模型，进而导入Pro/E中生成三维实体，并进行曲面光顺性分析，从而进一步的改进、优化实体模型。然后通过Mastercam仿真软件，对玩具鸭进行仿真雕铣加工。
关键词：三维激光扫描机；玩具鸭；曲面模型重构；光顺性分析；雕铣加工
中图分类号：TH164
文献标志码：A
文章编号：10074414(2016)01021903
3D Modeling and Carved Milling of Toy Duck based on the Reverse Engineering
CHENGBao-Jun，WANGTing
(1. Western Heauy Industry Go. , Lad, Jiuquan Iron and Steel Group Gorporation, Jiayuguan Gansu735100, China :
2. Engineering Maintenance Department of Hongxing Iron and Steel Co. , Lid, Jiuquan Iron and
Steel Group Gorporation, Jiayuguan Gansu 735100, China)
Abstract : With the development of modern modeling technology, all kinds of toys model can be obtained by the graphices soft ware, but at present, the purpose of modeling design is mainly used in designing 3D rendering shape instead of using the 3D shape information of toys. So this article introduces the CAD technology into toy design, collects 3D shape information of the toy duck by 3D laser scanner, uses the reverse engineering software Surfacer and Geomagic Studio to deal with the collected data and reconstruct the surface model, then imports the reconstructed surface model into the Pro/E to generate 3D entity and analyzes the smoothness of the surface, thus further, improves and optimizes the solid model. After that, simulation and carved milling to the toy duck are conducted by using the simulation software Mastercam.
Key words : 3D laser scanner; toy duck ; surface model reconstruction; smoothness analysis; carved milling
0
引言
随着经济的迅速发展，人们对产品的性能和外观
要求越来越高，原来粗大笨重的产品正在被小巧玲珑、造型别致的产品所代替，这些产品一般都由一些空间直由曲面组成的，用传统的方法很难设计、制造出来，逆向工程的出现解决了这一难题。目前，我国玩具行业还是以手工为主的传统生产模式，而这种生产模式势必制约产品的生产质量和企业对市场的响应速度"，因此将CAD技术引入到玩具设计中对提高生产效率和满足流线型外观要求有着重要的意义。 1
玩具鸭三维数据信息的采集及Surfacer中数据的预处理
1.1玩具鸭三维数据信息的采集
对于玩具鸭的数据获取采用型号为：Laser-RE600Ⅲ，规格为：500x600×400的三维激光扫描机。这里用到的三维激光扫描机采用的是双CCD光学三角测量原理，用扫描的光平面切于被测工件，两个摄像机对称分布于光平面的两侧，接受光条的漫反射
?收稿日期：2015-10-05
光[2]。这种测量方法可以减少或消除测量盲区，又因为两个摄像头所得到的物体倾斜误差是不一样的，每一个倾斜角都对应一种两个图像的测量误差，所以在得到物体坐标位置的同时还得到了物体表面的倾斜角度，因而可对物体表面面型弓起的误差加以补偿来有效的提高测量的精度。
为了提高物体表面对光的反射强度，在扫描前先用反差显影剂对玩具鸭进行喷涂处理，且保证周围的光线不能太亮，从而可以减少扫描的杂点。由于该玩具鸭是左右对称的物体，所以这里采用旋转扫描的方式，步进角设为0.5mm，在选择好了合理的安放位置后定位开始扫描，从而采集玩具鸭的三维数据信息。 1.2Surfacer中数据的预处理
完成对玩具鸭的扫描测量后，然后将扫描数据在 Surfacer中打开，并对所扫描点云数据中的杂点进行删除，进行多次杂点删除后得到的玩具鸭的点云数据中包含了756780个点，点云数据如图1所示。又因为输入计算机的初始点云坐标系是三维激光扫描机
作者简介：程宝军(1985-），男，陕西洋县人，主要从事机械设计方面的工作。
·219.