基于Geomagic软件的自行车头盔逆向创新设计研究

杨建明，唐成荣

(江苏联合职业技术学院 无锡交通分院，江苏  无锡214046)

    基于Geomagic软件进行了自行车头盔的逆向工程技术扫描、数据采集、数据处理、CAD模型的重建、产品质量分析及创新设计研究。结果表明：采用逆向工程技术，可以建立复杂的NURBS曲面，解决传统设计方法在复杂模型设计方面的缺陷，使产品设计能够更好地满足客户个性化的需求，有效缩短产品的开发周期。

    随着现代工业技术的飞速发展, 更多用户从追求产品的功能转向追求产品的个性化，这种转变也暴露出传统产品在设计和生产中的弱点，传统的工业设计理念遇到前所未有的挑战，而数字化的逆向设计能较好地解决这一问题。

1逆向工程技术的设计流程

    本文利用3D数字化扫描技术与逆向工程技术的融合进行产品设计，逆向工程技术设计流程如图1所示。

图1逆向工程技术设计流程图

    采用逆向工程技术的关键是要全面、快速、准确地获取实物原型的三维数据，数据的准确与否，直接影响到逆向工程技术后期设计的成败。数据的采集是指采用某种测量方法和设备测出实物表面若干组点的几何坐标［1］。按照与被测实体对象表面是否接触，数据的采集可以分为接触式测量和非接触式测量两大类。

    接触式测量是以三坐标测量为代表的传统的测量方式，虽然其测量精度较高，但容易划伤被测零件的表面或者损伤测头，而且接触式测量速度较慢，设备对工作环境要求较高。

非接触式测量是指利用激光线结构光扫描等方法与物体表面发生相互作用来获取实体三维信息的一种测量方法。非接触式测量具有检测速度快、测量设备不与被测零件接触的优点，非接触式测量在现代工业领域的应用越来越广泛。

2对实物进行3D扫描

    三维扫描仪是以激光扫描技术为基础，利用数字影像技术，将扫描获取的视觉信号经过计算机转换为数字信号,存储在影像卡上［2］。数字影像处理系统结构图如图2所示。利用三维扫描技术，将扫描的三维影像像素进行技术处理后，便可作为三维轮廓的点云图像。

图2数字影像处理系统结构图

3软件建模和质量检测

    Geomagic Studio软件是美国Raindrop公司出品的逆向工程和三维检测软件，它可根据物体扫描所得的点阵模型创建出良好的多边形模型或网格模型，并将它们转换为NURBS曲面［3］。Geomagic Studio软件可以读取多种三维扫描仪的扫描信息并进行信息转换、点云数据预处理、NURBS曲面构建等。特别是采用的点云数据算法，克服了其他同类软件拓扑运算速度慢的弊端。Geomagic Studio.......

作者简介：杨建明（1970—），男，江苏溧阳人，江苏联合职业技术学院无锡交通分院副教授，主要研究方向为模具设计与制造。
（文章来源《机械设计与制造工程》如需详细资料请联系江苏机械门户网025-83726289）