逆向建模与三维测量（徐静）

逆向建模是在三维测量基础上，通过逆向工程软件再现物体的三维设计，又称逆向工程。其过程是利用三坐标测量设备对物体原型进行数据测量，获取逆向建模所需的点云数据或尺寸数据，再利用图形处理软件对测量数据进行构造，形成所需的线条、曲面等几何元素，*后对几何元素进行优化，重新创建出所需的物体模型。

三维测量技术作为现代逆向工程技术的基础之一，是集光学、电子、传感器、图像及计算机技术为一体的综合性技术。只有应用先进的测量技术、测量手段，才能设计、制造出综合性和单项性能均优良的产品。

逆向工程处理软件Imageware于1995年由美国EDS公司出品，*初用于UG NX中的逆向工程造型，之后在机械制造行业得到广泛应用。各大汽车、摩托车、模具制造企业等均使用这个软件。它具有强大的点云数据处理、曲面造型、误差检测功能，给使用者处理点云数据带来极大方便。

本书按照工程实际过程的顺序讲解了从三维测量到逆向建模的技术要点，首先介绍三维测量的点接触式测量、光学非接触式测量操作方法，然后基于这两种不同测量方法所获取的数据，利用Imageware13.2版本软件对数据进行后处理，构造出所测工件的CAD图形。

本书第1章介绍逆向工程概念、三维测量方法和手段以及逆向建模常用软件，重点对Imageware软件的几个模块进行介绍。第2章对三坐标测量机进行简单介绍，以德国WENZEL三坐标测量机为例讲解了使用方法；还介绍了已知CAD模型的数据测量、数据对比输出。第3章基于Imageware13.2，介绍三坐标接触式测量数据逆向建模流程，详细地举例介绍建模主要界面与操作步骤。第4章对Handyscan手持式扫描仪进行介绍，并阐述它获取数据的操作步骤。第5章基于Imageware13.2，介绍光学扫描获取鞋楦数据的逆向建模流程，详细地介绍鞋楦建模的主要界面、操作步骤。本章的实例在刘佩军编译的《UG/Imageware逆向工程培训教程》（基于Image ware12.0 英文版软件）第15章基础上进行提升，这个实例全面地阐述了Imageware软件的功能，非常具有代表性。本书使用Imageware13.2中文版软件重新演示该逆向建模的操作步骤，希望能给读者学习带来便利。读者可以通过微信公众号“基于Imageware的逆向工程”或在www.cipedu.com.cn搜索“逆向建模与三维测量”获得本书学习资料。

本书编写工作得到了华南理工大学“十三五”本科教材《逆向建模与三维测量》建设项目的资助，特此感谢！

在本书编写过程中，刘桂雄、赖建康、梁柱、李秋平等专家学者给予了大力协助，在此深表感谢。鉴于编者水平有限，书中难免有不足之处，希望各位专家、同行批评指正。

编者 

2019年9月

《逆向建模与三维测量》按照逆向工程实际过程的顺序讲解了从三维测量到逆向建模的技术，首先介绍三维测量的点接触式测量、光学非接触式测量操作方法，然后基于这两种不同测量方法所获取的数据，利用Imageware软件对数据进行后处理，构造出所测工件的CAD图形。 《逆向建模与三维测量》可供高等学校机械类专业教学使用，也可供机械设计、制造部门参考。

徐静，华南理工大学，机械与汽车工程学院实验中心主任、机械制造系副系主任、副教授，机械类科研、实验教学和实验室管理的工作，承担了机械类专业的数控编程加工、逆向设计、PLC控制和单片机控制的科研、教改和教学的工作。

第1章 逆向工程概述 1

1.1 逆向工程技术基本概念 1

1.2 三维数据获取硬件条件 2

1.3 常用逆向工程软件 3

1.4 逆向工程设计前准备工作 7

第2章 三坐标测量机及其应用 8

2.1 三坐标测量机概述 8

2.2 三坐标测量机的分类 9

2.3 三坐标测量机的标尺系统和探测系统 12

2.4 三坐标测量机的发展趋势 14

2.5 德国WENZEL LH65型三坐标测量机介绍 15

2.6 凸轮测绘实验 17

2.7 基于已知CAD模型的零件测量 19

第3章 基于Imageware三坐标测量数据的逆向建模 28

3.1 凸轮的逆向建模 28

3.2 板件的逆向建模 35

3.3 多曲面规则零件逆向建模 41

第4章 Handyscan扫描仪应用 56

4.1 Handyscan扫描仪概述 56

4.2 应用Handyscan扫描仪操作流程 57

4.3 不规则曲面零件测绘实验 62

第5章 基于Imageware激光扫描数据的鞋楦逆向建模实例 64

5.1 减少数据点和多边形网络化 64

5.2 对齐数据 66

5.3 将点云数据与全局坐标系对齐 69

5.4 可视化点云和提取特征 72

5.5 有用的多边形操作 74

5.6 创建顶部曲面的线框 77

5.7 为零件的两侧创建线框 82

5.8 创建过渡区域曲线以定义曲面端部 84

5.9 使用侧面的框架创建曲面 88

5.10 创建并修改曲面补片 92

5.11 调整和分析顶部曲面 95

5.12 创建过渡区域曲面和底部零件边界 96

5.13 完成的模型 98

参考文献 101

在现代机械产品设计中，逆向工程的应用不只是简单还原原型，还要在原型基础上进行二次创新。《逆向建模与三维测量》针对逆向工程的关键技术，在实际操作步骤中讲解技术要点、前后步骤的关联等，包含了丰富的实践经验。