订书机的三维扫描与数字化模型重构
摘要：在当今时代下计算机技术的迅速发展，计算机三维造型技术特别是逆向工程技术在各个行业都已经得到了广泛的应用。在我们的各行各业中，采用逆向技术的行业也是颇为广泛。在很多产品的复制以及通过在没有任何数据的情况下，都可以通过逆向三维建模技术，进行逆向设计，将未知的产品做出来。
在某些高科技领域，这项技术的产生，对研究模仿别人的产品会有很大的帮助。同时，为了解决生活中一些物体的难以精确测量的问题，本文研究了订书机外形的逆向工程造型设计以及其逆向建模方法。并对这次对于订书机的逆向工程概念、方法进行系统的描述。通过光学扫描仪的非接触式的扫描获取订书机表面的点云数据,并利用Geomagic-Studio 和Geomagic-Design-X软件对扫描数据进行处理，在点运数据的基础之上拼接起来，在建立起的完整的点运数据上再进行建模,且基于NURBS曲面重构理论进行订书机表面重构,最终实现了订书机的曲面重构，产生订书机的三维模型。然后，如果我们需要再继续加工出来的话，我们就可以将建立好的模型，保存为STL.格式，再导入到NX软件中进行加工编程，然后在到三轴的立式加工中心中加工出来。
与传统设计方法相比较,这种逆向设计的方法可以说开创了我们的一种新思路,对未知领域以及产品可以有一个全新的认知，可以说是革命性的创新。传统的机械制造加工领域，必须要我们知道产品或者零件的所有数据，这样我们才能通过我们所学的知识点将产品做出来。而三维扫描与逆向工程技术则将这一点反过来，让我们对机械加工有了新的认知。过去总认为机械加工的过程和方法十分单一，没有什么特别之处。在我们曾经学习或者实训过的那些都是十分单一的过程，在过去之前未涉及的这些领域，我们都不知道还可以通过这些方式能够做出来。所以这次的项目会对我非常有帮助。
关键词：逆向工程；非接触测量；点云；
Preface
Abstract: in the current era of the rapid development of computer technology, computer 3D modeling technology, especially reverse engineering technology has been widely used in various industries. In all walks of life, the reverse technology industry is also quite extensive. In the replication of many products and in the case of no data, reverse design can be carried out through reverse 3D modeling technology to make the unknown products out.
In some high-tech fields, the production of this technology will be of great help to research and imitate other people's products. At the same time, in order to solve the problem that some objects in life are difficult to measure accurately, the reverse engineering design and the reverse modeling method of the shape of the stapler are studied in this paper. The concept and method of reverse engineering for the stapler are systematically described. Through the non-contact scanning of the optical scanner, the point cloud data on the surface of the stapler are obtained, and the scanned data are processed by Geomagic Studio and Geomagic Design-X software. On the basis of the point transport data, the data are stitched together to model the complete point transport data, and based on the theory of NURBS surface reconstruction. After the surface reconstruction of the stapler, the surface reconstruction of the stapler is realized, and the 3D model of the stapler is generated. Then, if we need to continue to process it, we can build a good model, save it as a STL. format, and then import it into the NX software for programming, and then work it out in a vertical machining center on the three axis.
Compared with the traditional design method, this reverse design method can be said to create a new idea, a new perception of unknown fields and products, and a revolutionary innovation. In the traditional field of mechanical manufacturing, we must know all the data of the product or parts so that we can make the product through the knowledge we learn. The three-dimensional scanning and reverse engineering technology will turn this point in turn, so that we have a new understanding of mechanical processing. In the past, the process and method of mechanical processing were always considered to be very simple. It is a very single process that we have learned or trained, and we don't know that we can do it in these fields before we have been involved. So this project will be very helpful to me.
Keywords: reverse engineering; non-contact measurement; point cloud; modeling.
绪论
1.1引言：的应逆向工程的出现主要是因为技术差异，为了更好的消化一些比较先进的技术，比如我国近年来发展比较快的制造业其中逆向技术就在当中产生了关键作用。它可以大大缩短产品的制造周期，加快制造业的发展，因此在我国制造业得到了广泛用。
1.2课题提出的背景及意义
1.3课题要解决的问题和主要研究内容
（1）主要内容：熟悉订书机的结构，了解三维测量仪器的操作，扫描技术的研究，总结扫描技巧。 了解订书机点云的处理方法，通过订书机的扫描知道反求工程的大概扫描过程。学习 Geomagic-Studio 和 Geomagic-Design-X 软件。通过原物的扫描后，得到其点运数据，根据需要改变其形状参数，通过软件中的各种指令，对点运数据进行处理。逆向设计三维建模后，再根据其数据进行数控编程和加工。
（2）主要问题：三维扫描，点云处理和扫面过程中会产生一系列问题，如果对于这些问题不好好处理，不将其解决，可能会产生我们难以预料到的结果。在这个过程中有诸多会影响到我们扫描质量的因素，如在扫描工程中如果稍微动一下对我们扫描的点运数据都会产生影响。扫描出来的点运数据就会有
1.4 逆向工程的流程及应用领域
逆向工程的流程由以下几步组成，模型曲面分析→确定扫描方案→进行实体点云扫 描→进行点云数据处理→建立需要的曲线→建立曲面→进行实体建模。 1.5小结：
本章主要对三维扫描进行了一些了解，和简单的介绍课题研究内容还有一些题外话。
一、选题简介、意义
本次毕业设计我选择的模型是订书机模型，在接触这次的毕业设计课题之前，我对三维逆向技术还没有深层次的认知。这项技术对于我来说是一个全新的领域，通过这次的对这个毕业设计的学习，我对三维逆向技术有了深层次的思考，也让我觉得这对于我未来的工作以及对未来加入机械行业的大家庭有非常大的帮助。同时，这次的学习与项目制作，也开拓了我非常开阔的眼界。
二、课题综述（课题研究，主要研究的内容，要解决的问题，预期目标，研究步骤、方法及措施等）
1.学会使用三维扫描仪扫描获取模型的三维点云数据，并且熟练运用三维扫描仪，使自己能够独立获取到完整的可供逆向工程所用的点运数据。
2.学会使用Geomagic Studio软件，然后熟练运用一些软件的指令，懂得如何降噪，拼接点运数据，如何合成我们所需的点云数据文件。
3.Geomagic Design-X软件的使用，让我们对逆向的三维建模过程熟悉了解。学习对订书机三维模型的了解认知，思考出最优的模型建立过程。
4.完成毕业设计论文，完善至查重率低于20%。
三、设计（论文）体系、结构（大纲）
“订书机的三维扫描与数字化设计”论文提纲
1、学习有关于逆向设计的理论文献；
2、准备设计物品，实际学习操作三维扫描仪；
3、使用三维扫描仪获取点云数据操作步骤；
4、基于Geomagic Studio软件的点云数据处理步骤；
5、基于Geomagic Design-X软件的实体建模设计步骤；
6、本次设计学习的收获及感想；
7、参考文献；
8、小结与致谢。
目录
第 1 章 绪论
1.1引言
1.2课题提出的背景及意义
1.3课题要解决的问题和主要研究内容
1.4逆向工程的流程及应用领域
1.5小结
第 2 章 逆向工程软硬件设备及过程
2.1扫描设备
2.2 点云处理软件
2.3 三维建模软件
2.4 CAM编程加工软件
第 3 章 建订书机数模的具体步骤
3.1订书机点运数据处理的主要流程
3.2订书机的点云数据分析
3.3 扫描点运数据
3.3点云数据处理
3.3.1导入STL格式的扫描得到的点运数据
3.3.2着色处理
3.3.3修剪多余的点运数据
3.3.4点云数据的降噪处理
3.3.5删除多余未处理到的点
3.3.6手动注册
3.3.7全局注册
3.3.8完成点运数据的处理
第四章 订书机点云文件的实体造型
4.1 STL文件的点云数据导入
4.2 订书机点云文件的三维建模
4.3 完成订书机三维模型的建立
收获与体会
参考文献
致谢
参考文献：
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[5]周旭.湖南电信电信卡管理系统需求分析.[D].广东工业大学硕士论文.2007.04
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[7]世界电信发展史-caojunrong-42912.[DB/OL].2017.http://www.blog.sina.com
