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基于数字化逆向建模的3D打印实验教学

泰州技师学院 何家庆 2019/8/11 10:03:43

   摘要:3D打印技术是一个比较热门的技术,关于打印内容的真实面貌可以真实的还原,仿真性比较高。通过有机结合数字逆向建模,有助于打印精准度与打印效果的显著提高。
   关键词:数字化;逆向建模;3D打印;实验教学
  
   相比较于传统打印技术,3D打印技术有很大的差异,其能够全方位立体型的复制打印印象,提高打印内容的仿真性,保证现代社会人们的需求都能够得到有效满足。
   1逆向建模中的关键技术
   1.1点云获取
   JR扫描是一种主要获取点云的方式,采用照相的形式可以保存扫描结果,经全自动拼接技术可以有效的获取点云中特殊部位数据,并且根据变化规律能够自动补齐缺失部分的数据。由于小学生本身并不具备较高的实际操作能力,经JR所自动获取的点云资料较为全面且完整,拼接精确度高度0.04mm/m,拼接效果理想,学生不需要进行动手操作。
   1.2模型优化
   在模型优化中关于处理操作采用的是Geomagic Studio软件,以此能够更好地区分模型点云、消除噪声点、采集标本并实现曲面的拟合等。
   1.3点云数据预处理
   造成扫描偏差、系统误差、随机误差的原因有很多,如逆向设备工作状态不佳、不科学的测量方法以及人为操作失误等,这些都会影响到获取点云资料,再加上存在较多的噪声点与冗余点,采取行之有效的处理措施刻不容缓。点云预处理作为一个重要环节,需要让学生对处理全过程进行密切观察,侧重于对减速器箱盖通孔的处理,在处理孔洞时所具有的技术含量较高,若操作不规范,则后期在填空多边形孔洞时极易出现各种失误,为此在预处理点云数据中必须使用正确软件操作方法指导学生。
   2实验教学
   2.1基于REVscan扫描仪数字化测量
   数据采集与构建模型作为组成数字化逆向工程的重要部分,在建模过程中教师需要按照实物大小与特点、材料特性与准确度要求等,对合适的数字化处理仪器进行选择,对模型表面首先开展数字化处理。采用手持式激光扫描仪REVscan和VXscan采集基础数据,其中REVscan采用的是激光测量原理,经激光束有助于一定发射角度的形成,最终能够成像,关于位置精确数据可以经几何关系计算出来。这是一种比较简单的方式,具有较高的采集效率,能够准确的测量不规则实物的表面数据,将外观较为复杂的实物基础资料确定下来。
   为确保学生能够独立操作REVscan,教师有必要详细演示具体使用流程。首先需要区别点云,对合适的颜色进行选择,然后为点云上色,若扫描仪扫描放射结果具有明显的对比,则可采用着色剂;然后,区分标记点,在模型表面完成一定数量点的标记,明确区分这些点的具体位置,连接从不同角度所获取的点云数据;最后,组装和配置工作一起,处理扫描数据时采用辅助设备,完成后储存处理结果。按照储存要求的不同,使用不同文件后缀,完成演示后指导学生及时服务,对各个操作要点均能够熟练的掌握。
   2.2三维CAD实物模型重建
   2.2.1点云处理
   经扫描所取得的确定数据,其真实准确性并不能得到完全保证,在扫描结果不理想的情况下扫描资料也不会为构建模型提供多大的帮助,若扫描数据容量超出限制,或存在较多的噪声点,则会极大的降低扫描数据效用。为此,教师要使用扫描仪器充分的扫描数据,如消除噪声点等,确保所获取的点云数据为学生学生与记忆提供极大的便利。
   2.2.2实体模型重构
   关于扫描处理、编辑和CAD设计系统等,经Geomagic Design Direct系统可以实现完美结合。减速箱箱盖表面的构成复杂且不规则,基于此教师可以选择草图模式来确定表面大致的轮廓线,确定后处理轮廓线数据,然后“拉动”命令便可以对实物3D效果图进行观察,预览实物模型重构效果。关于3D打印技术模型重构技术,为便于学生掌握教师有必要分层实物各个组成部分的CAD模型,进而有助于3D打印机平面轨迹图的获取,便于观察。与以往打印机相比,3D打印机所具有的优势主要体现在:打印出的模型效果更佳,即便是配置为中低档的打印机关于实物的组成细节也能够完美的再现,与传统打印相比,有助于打印时间的节省,经计算机与软件技术复制以后打印效率获得极大的提升。
   结束语
   3D打印技术比较常见,广泛应用于众多程序处理与模型建构中,同时采用数字化逆向建模对于该技术科技含量的提高至关重要,并且能够最大限度的确保打印内容精确,促进打印效率显著提高。随着科学技术的发展,3D打印技术得到有效的发展与完善,相应的提高了精准确,从而逐渐扩大了在小学教学中的应用范围。
  
   参考文献:
   [1]田运生,刘维华,王景春.综合性设计性实验项(未完,下一页

  
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