基于Geomagic Studio软件遥控器壳体的逆向设计与原型试制
摘要： 本次毕业设计的内容是遥控器的逆向设计与3D打印。主要是通过逆向工程来展开的，其中有两个主要步骤：第一是数据的采集，第二是模型的重造；其中数据的采集中包括了数据测量和数据处理。在数据测量中，用到了手持式三维激光扫描仪来对遥控器进行扫描，得到所需要的数据。其中在扫描之前，要对扫描设备进行调试。当得到了数据之后，就要用Geomagic Studio软件来对得到的数据进行数据处理，在这过程中要删除多余的部分，缺少的地方要通过填孔来完成，最后将处理好的数据保存成STL文件。在数据处理之后，需要将STL文件导入到NX软件中，然后根据数据进行拉伸、镜像和偏置等操作来完善最后的模型。
本次毕业设计虽然是对遥控器逆向设计，但里面包含了数据扫描、数据处理和逆向建模三个部分，其中逆向建模最重要。
在数据扫描的时候，不仅仅用到了三维扫描仪，还用到了其中的软件，通过扫描仪扫描到的数据会导入到软件中，然后在软件中初步处理，再导入到数据处理软件中的。
关键词：遥控器、逆向建模、Geomagic Studio、NX、手持式三维激光扫描仪
Reverse design and prototype of remote control housing
Abstract: The content of this graduation project is reverse design and 3D printing of remote control. It is mainly developed through reverse engineering, in which there are two main steps: the first is data collection, the second is model reconstruction; Data collection includes data measurement and data processing. In data measurement, a handheld 3d laser scanner is used to scan the remote control and obtain the required data. Before scanning, the scanning device should be debugged. Once you have the data, use the Geomagic Studio software to process the data. In this process, you will delete the extra parts, fill in the holes for the missing parts, and finally save the processed data into an STL file. After processing the data, the STL files need to be imported into the NX software, and then stretched, mirrored, and biased based on the data to refine the final model.
Although this graduation project is the reverse design of remote control, it contains three parts: data scanning, data processing and reverse modeling, among which reverse modeling is the most important.
When the data is scanned, not only the 3d scanner is used, but also the software is used. The data scanned by the scanner will be imported into the software, and then preliminarily processed in the software, and then imported into the data processing software.
Keywords: remote control, reverse modeling, Geomagic Studio, NX, handheld 3d laser scanner
目录
第1章 绪论 1
1.1 课题研究的背景和意义 1
1.2 课题研究的现状 1
1.3 逆向工程的概述 2
1.4 课题研究内容及论文结构安排 2
第2章 数据扫描 4
2.1 扫描设备的介绍 4
2.1.1 手持式三维激光扫描仪基本硬件结构 4
2.1.2 扫描设备的配套软件 5
2.2 扫描设备标定 5
2.3 粘贴物件标记点 6
2.4 扫描遥控器 6
2.5 扫描注意事项 7
2.5.1 贴标记点时 7
2.5.2 扫描过渡 8
2.6 本章小结 8
第3章 数据处理 9
3.1 Geomagic Studio的简介 9
3.2 Geomagic Studio软件的优点和基本流程 9
3.2.1 Geomagic Studio软件的优点 10
3.2.2 Geomagic Studio软件建模的基本流程 10
3.3 遥控器的数据处理流程 11
3.4 本章小结 15
第4章 逆向建模 16
4.1 总体分析 16
4.2 建立基准坐标系 17
4.2.1 确定Z轴 17
4.2.2 确定X轴 18
4.2.3 确定原点 19
4.2.4 校验坐标系 20
4.3 点云数据对齐 21
4.3.1 遥控器内部件坐标系摆正 21
4.3.2 遥控器外壳坐标系摆正 23
4.4 遥控器外部模型建造 23
4.5 遥控器内部件建模 26
4.5.1 遥控器内部件整体 27
4.5.2 屏幕和小孔的建模 29
4.5.3 凹槽与中心孔的建模 30
4.5.4 背部深孔、四个柱孔及其他 30
4.6 遥控器外壳建模 31
4.6.1 遥控器外壳主体 32
4.6.2 凸台和脊 33
4.7 本章小结 35
第5章 3D打印 36
5.1 3D打印的原理 36
5.2 前处理 36
5.2.1 模型摆正 36
5.2.2 生成支撑 37
5.2.3 切片处理 37
5.3 快速成型 38
5.4 后处理 39
5.5.1 去除支撑 39
5.5.2 酒精清洗 40
5.5.3 二次固化 40
5.5.4 打磨抛光 40
第6章 总结 42
致谢 43
参考文献： 44
第1章 绪论
1.1 课题研究的背景和意义
逆向工程是在19世纪60年代出现的，逆向工程的思维方式和发展和我们人类发展是一致的，我们建造出来的一些产品都是通过自然界中的一些植物或动物的特征来模仿的，像飞机就是模仿的鸟，从而实现了我们能够飞上天空的目标，在例如雷达是从蝙蝠通过超声波来辨别方向中得到的启发，让我们能够更快地发现而别人……。第三工业革命时期，很多的国家的科技的得到了更多的发展，有些国家无法自行研发科技，就从其他的国家购买实体，然后他们通过逆向工程来实现这一科技。
现在有很多的公司都对逆向工程抱有很大的兴趣，尤其是在如今计算机方面的发展迅速的时代，利用相关技术和软件来实现快速、高效的科技的研发成为了现在很多公司的特色，他们为了能够制造出更多的先进产品，会运用到逆向工程来得到他们需要的东西。
随着我国经济的快速发展，我国也引进了很多国外的先进科研机器，并且我们在不断的研究和分析这些科研设备，然后通过逆向工程能够做出这些设备，了解其中的关键步骤，能够创新出更好的东西，做成属于我们自己的产品。由此可见，逆向工程在很大的程度上推动了经济的发展。
1.2 课题研究的现状
逆向工程技术是新产品的开发和吸收新进技术的重要手段之一，运用逆向工程技术有利于设计人员能够快速的吸收和消化新进技术的优点，在原来的产品的基础上设计出更能适合市场的产品，使得公司的竞争力增强。因此很多的国家都在大力发展逆向工程技术，并建立了很多的研究机构，培养更多的人才来满足市场的需求，还促进了和逆向工程有关方面的发展，使其形成一个团体。这使得逆向工程的研究和新进技术的创新有了一个更好的发展空间。
逆向工程在测量设备方面的研究有英国和德国等国家研发的三坐标测量机和三维扫描仪；在数据处理软件方面的研究有通过三维扫描仪得到一系列的数据，将这些数据通过Geomagic Studio得到我们所需要的产品模型，然后将得到的模型导入到NX中，然后通过在模型上的标准数据格式得到曲线，然后将这些曲线和曲面经过一系列的处理得到我们要的模型。
逆向工程技术在国内的起步比较晚，所以一开始在国内逆向工程的研究不是很多，其中运用到逆向工程的研究和产品的创新会比较少。但直到20世纪90年代，我国的逆向工程技术才得到快速发展和运用。我们在硬件的主要产品是测量机，但是我们国内在数据处理软件上的研发还不能与国外相比，现在几个大学在合作制作软件QuickFrom，所以我们要花更多的时间去熟练运用逆向工程技术，创造出更多适应市场的产品。
1.3 逆向工程的概述
逆向工程（RE）也称为反求工程，起源于精密测量和质量检验，是用实物、样件或其他影像作为研究对象，运用3D扫描仪测量出数据，并通过Geomagic Studio建立模型，然后再用NX来对得到的模型进行系统的分析和研究，从而掌握这里面的关键技术，能够开发出更加先进产品的技术，这也是消化、吸收先进技术时采取的一系列方法和应用技术的结合。
三维数字测量是逆向工程中重要的组成部分之一，常用的测量方式可分为两种，一种是接触式测量，另外一种是非接触式。随着光电检测技术和计算机技术等技术的快速发展，现在的测量设备变得更加精确、系统和智能，非接触式测量得到了更多的应用。模型重新构造是将数据进行一系列软件的处理，然后将产品的模型重新建造的步骤。
1.4 课题研究内容及论文结构安排
本课题研究的是对遥控器逆向设计的方法步骤，对其进行数据扫描、数据处理和逆向建模。其中主要用到了逆向工程的相关技术，还用到了Geomagic Studio、NX等软件。
本课题的论文由五个章节，具体安排如下：
第一章：绪论。这主要包含了逆向工程的研究背景、研究意义和研究现状，以及逆向工程的主要内容。
第二章：数据扫描。首先要准备好扫描设备并且检查设备，用三维扫描仪对遥控器进行数据扫描。同时扫描的时候要包含整个物件的几何形状，保证的得到的数据的精确性。
第三章：数据处理。首先用Geomagic Studio软件对得到的数据进行处理，然后对得到的数据进行完善和补充，其中运到很多的软件操作。
第四章：逆向建模。将处理过的数据导入到NX中，然后运用NX中的操作建出内部件、外壳、筋板和柱体等模型，并对得到的模型进行完善和修改，使其符合所需要的模型。
第五章：3D打印。将得到的模型导入到Magics软件中，对重新建模的模型进行数据转化，然后将转化后的数据输入快速成型设备中，然后经过去除支撑、酒精清洗、二次固化和打磨抛光之后得到模型。
第六章：总结。最后总结这次毕设中的研究内容，和在这次设计中得到的对于逆向工程的理解。期望在之后的工作中能够运用到逆向工程中知识。
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