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摘要：逆向工程（Reverse Engineering）是一种产品的再设计和创新过程。点云注册合并技术是逆向工程设计中的一种常用技术方法。针对小熊造型储蓄罐的特点，使用EXAscan激光扫描仪将分区扫描的点云数据用Geomagic软件的注册合并技术进行处理，以得到完整的可视化的多边形模型。实现了储蓄罐由实物到点云、再由点云到三维模型的快速逆向设计。
关键词：逆向工程；储蓄罐；注册合并
引言
随着玩具制造业的快速发展，玩具的产量越来越大。很多储蓄罐的曲面比较复杂。用一般的曲面造型方法制造，其结果误差很大。因此这种曲面采用逆向工程技术来完成，提高了产品的制造精度，降低了产品开发的周期和成本。
1.储蓄罐的逆向设计
1.1.逆向工程
逆向工程（reverse engineering，RE），也称为反求工程，是从实物样本获取产品数学模型并制造得到新产品的相关技术，已经成为CAD/CAM系统中一个研究和应用热点，并发展成为一个相对独立的技术领域。在这一意义下，“实物逆向工程”（简称逆向工程）可定义为：将实物转变为CAD模型的数字化技术、几何模型重建技术和产品制造技术的总称。
1.2.数据采集
由于储蓄罐的曲面多且比较复杂，为了保证扫描数据的完整性以及足够的精度，我们采用EXASCAN手持激光扫描仪进行数据采集。在扫描时，注意合理放置扫描模型，保持表面光洁度，还要确保始终有足够的定位点能被识别。由于此储蓄罐表面光亮，所以需要喷涂显像剂。由于模型太小，因此一次性将模型扫描完整比较困难。较好的处理方法是将模型放在工作台上，借助公共目标点，将其分两次扫描。储蓄罐扫描后的点云如图1所示。
图1 储蓄罐点云数据
1.3.点云注册合并技术
数据采集过程中，不能一次将物体的整体点云获取，需要通过多个位置对物体进行分区扫描，从而得到物体各局部数据，这就需要对扫描数据进行注册处理，以得到模型完整的点云数据。
打开储蓄罐其中一个点云，然后用导入的方式把另外一个点云数据导入软件，两个点云同时出现在工作区域。如图2所示。
图2 导入注册数据
先用“1点注册” 的方法，在模型上找到两个点云的公共特征点，如图3所示，模型就按照一定的方式自动对齐。接着选择“n点注册”，依次在在两个点云上选取6个点进行注册，如图4所示，完成手动注册。
图3 1点注册数据 图4 n点注册数据
由于手动注册之后，点云之间的定位还存在一定的误差，这就要求对手动注册后的点云进行一次全面的、整体的位置调整即进行全局注册。它可以对以前手动注册的两个或两个以上的模型（点云或多边形）进行重新定位，可以使模型按照其相交区域将不同的对象以更完好的方式进行注册。全局注册数据以及对齐偏差色谱如图5、6所示。
图5全局数据注册 图6 对齐偏差色谱图
最后将注册完毕的点云数据合并为一个整体，并且自动执行点云降噪、统一采样、封装、生成可视化的多边形模型。如图7所示。
图7 合并数据
得到多边形模型后还要对模型表面进行光顺处理，编辑边界等操作。最后创建NURBUSS曲面。建立了曲面后的模型，需要对点云进行误差分析，满足精度要求后可以把这个曲面数据转换成IGES等格式导入到UG等三维软件生成实体做其他设计加工。
2.结束语
运用Geomagic逆向软件的注册合并技术得到了一个完整的储蓄罐的多边形模型，提高了产品的质量，缩短了产品的开发周期，使产品的消化吸收和二次开发工作准确快捷。
参考文献：
[1].成思源.Geomagic Studio逆向工程技术及应用 北京：清华大学出版社，2010.
[2].金涛.逆向工程技术[M].北京：机械工业出版社，2003.
关键词：逆向工程；储蓄罐；注册合并
引言
随着玩具制造业的快速发展，玩具的产量越来越大。很多储蓄罐的曲面比较复杂。用一般的曲面造型方法制造，其结果误差很大。因此这种曲面采用逆向工程技术来完成，提高了产品的制造精度，降低了产品开发的周期和成本。
1.储蓄罐的逆向设计
1.1.逆向工程
逆向工程（reverse engineering，RE），也称为反求工程，是从实物样本获取产品数学模型并制造得到新产品的相关技术，已经成为CAD/CAM系统中一个研究和应用热点，并发展成为一个相对独立的技术领域。在这一意义下，“实物逆向工程”（简称逆向工程）可定义为：将实物转变为CAD模型的数字化技术、几何模型重建技术和产品制造技术的总称。
1.2.数据采集
由于储蓄罐的曲面多且比较复杂，为了保证扫描数据的完整性以及足够的精度，我们采用EXASCAN手持激光扫描仪进行数据采集。在扫描时，注意合理放置扫描模型，保持表面光洁度，还要确保始终有足够的定位点能被识别。由于此储蓄罐表面光亮，所以需要喷涂显像剂。由于模型太小，因此一次性将模型扫描完整比较困难。较好的处理方法是将模型放在工作台上，借助公共目标点，将其分两次扫描。储蓄罐扫描后的点云如图1所示。
图1 储蓄罐点云数据
1.3.点云注册合并技术
数据采集过程中，不能一次将物体的整体点云获取，需要通过多个位置对物体进行分区扫描，从而得到物体各局部数据，这就需要对扫描数据进行注册处理，以得到模型完整的点云数据。
打开储蓄罐其中一个点云，然后用导入的方式把另外一个点云数据导入软件，两个点云同时出现在工作区域。如图2所示。
图2 导入注册数据
先用“1点注册” 的方法，在模型上找到两个点云的公共特征点，如图3所示，模型就按照一定的方式自动对齐。接着选择“n点注册”，依次在在两个点云上选取6个点进行注册，如图4所示，完成手动注册。
图3 1点注册数据 图4 n点注册数据
由于手动注册之后，点云之间的定位还存在一定的误差，这就要求对手动注册后的点云进行一次全面的、整体的位置调整即进行全局注册。它可以对以前手动注册的两个或两个以上的模型（点云或多边形）进行重新定位，可以使模型按照其相交区域将不同的对象以更完好的方式进行注册。全局注册数据以及对齐偏差色谱如图5、6所示。
图5全局数据注册 图6 对齐偏差色谱图
最后将注册完毕的点云数据合并为一个整体，并且自动执行点云降噪、统一采样、封装、生成可视化的多边形模型。如图7所示。
图7 合并数据
得到多边形模型后还要对模型表面进行光顺处理，编辑边界等操作。最后创建NURBUSS曲面。建立了曲面后的模型，需要对点云进行误差分析，满足精度要求后可以把这个曲面数据转换成IGES等格式导入到UG等三维软件生成实体做其他设计加工。
2.结束语
运用Geomagic逆向软件的注册合并技术得到了一个完整的储蓄罐的多边形模型，提高了产品的质量，缩短了产品的开发周期，使产品的消化吸收和二次开发工作准确快捷。
参考文献：
[1].成思源.Geomagic Studio逆向工程技术及应用 北京：清华大学出版社，2010.
[2].金涛.逆向工程技术[M].北京：机械工业出版社，2003.