基于逆向工程的玩具脚的数字化改型设计

李志强

(东莞市机电工程学校，广东 东莞 523846)

0 引言

逆向工程在实现产品快速改型设计中有很好的应用。逆向建模后，设计师可基于产品原模型进行改型设计，从而实现产品的创新设计[1]，并通过3D打印技术有效地开展产品的手板打样工作。

本文将基于逆向工程，以某公司生产的玩具脚为例，进行逆向改型设计和制作，主要内容有3D数据的采集、点云数据的处理、逆向建模、改型设计、3D打印和装配调试。

1 产品及使用设备

图1是某公司设计的一个电动玩具的原方案，图2是原始方案玩具脚的雕刻模型(下文简称模型)，图3是要进行改型设计新增的滑轮(数字模型)，并且该部件已经完成了初步设计。

图1 玩具脚原方案

图2 玩具脚实物模型

图3 改型要求(数字模型)

本项目使用的扫描仪是三维天下的Geo3D单目3D扫描仪。根据扫描仪的性能特点，需要对模型喷显影剂，并将转盘在相机侧的一角垫起，与水平呈20°倾斜，如图4所示。这样便于完整地扫描模型,不会产生特征被遮挡的情况，保证数据采集的完整性。

图4 模型图

该模型的主要结构由平面和曲面组成，根据扫描仪和点云处理软件Geomagic wrap的特点，数据采集采用不贴标志点的方法来扫描。将模型放在转盘上，如图5所示。对玩具脚的上面和底面分别进行360°扫描，得到点云数据，如图6所示。再应用“手动注册”和“全局注册”命令对齐点云数据。这种方法的优点是点云数据中不会出现贴标志点而造成的孔，曲面特征完整，有利于逆向建模。……