1、Geomagic studio 12 逆向基础与实例应用 目录 目录 . 1 第 1 章 逆向工程概述 . 3 1.1 逆向工程基本概念 . 3 1.1.1 逆向工程的定义 . 3 1.1.2 逆向工程的应用领域 . . 3 1.2 逆向工程常用软件 . 4 1.3 逆向工程数据采集系统 . 6 1.4 光学测量系统的误差分析及优缺点 . 8 第 2 章 GEOMAGIC STUDIO 软件基础 . . 10 2.1 GEOMAGIC STUDIO 工作界面 10 2.2 GEOMAGIC STUDIO 模块简介 11 2.3 GEOMAGIC STUDIO 鼠标操作及快捷键 . . 12 2
2、.4 GEOMAGIC STUDIO 工具栏命令详解 . . 14 2.4.1 视图控制 . 14 2.4.2 选择工具和删除 . . 14 2.4.3 选项设置 . . 14 2.5 GEOMAGIC STUDIO 处理流程 17 2.6 GEOMAGIC STUDIO 基本操作案例 18 第 3 章 GEOMAGIC STUDIO 点阶段 . . 21 3.1 点云编辑 . 21 3.1.1 命令 . 21 3.1.2 操作流程 . . 21 3.2 点云注册 . 28 3.2.1 命令 . 28 3.2.2 操作流程 . 28 3.3 特征对齐（回转件拼接） 34 3.3.1 命令 .
3、.34 3.3.2 操作流程 . 34 3.4 特征对齐（球法拼接） 40 3.4.1 命令 . .40 3.4.2 操作流程 . 40 3.5 点处理案例 45 本章小结 . 48 第 4 章 GEOMAGIC STUDIO 多边形阶段 . . 50 4.1 三角网格面基本处理 . 50 4.1.1 命令 . .50 4.1.2 操作流程 . . 51 Geomagic studio 12 逆向基础与实例应用 4.2 三角网格面高级处理 59 4.2.1 命令 . .59 4.2.2 操作流程 . . 59 4.3 三角网格面处理案例 . 71 本章小结 . 77 第 5 章 GEOMAGI
4、C STUDIO 形状阶段 . . 79 5.1 基于探测曲率构造曲面 . 79 5.1.1 命令 . .79 5.1.2 操作流程 . . 80 5.2 基于探测轮廓线构造曲面 90 5.2.1 命令 . .90 5.2.2 操作流程 . . 90 5.3 形状阶段的高级编辑 . 101 5.3.1 命令 . 101 5.3.2 操作流程 . . 101 5.4 NURBS 曲面创建案例 107 本章小结 . . 112 第 6 章 GEOMAGIC FASHION 阶段 . 114 6.1 构建参数化曲面 . 114 6.1.1 命令 . 114 6.1.2 操作流程 . . 114 6.
5、2 参数化曲面创建案例 . 125 本章小结 . . 137 第 7 章 GEOMAGIC STUDIO 12 操作案例 . 139 Geomagic studio 12 逆向基础与实例应用 第 1 章 逆向工程概述 1.1 逆向工程基本概念 为了有效的缩短产品开发周期和节约成本，实现从实际物体到几何模型的直接转换，人们开始思索新的产品开发方案。随着技术的进步及经济的发展，逆向工程这个概念应运而生，逆向工程广泛用于汽车、模具、雕刻等行业。近几年，在我国广东，浙江，重庆等工业发达地区，各类逆向设计公司如雨后春笋般的涌现出来。 1.1.1 逆向工程的定义 逆向工程也称反求工程，是将实物转变为 CA
6、D 模型相关的数字化技术、几何模型重建技术和产品制造技术的总称，是将已有产品或实物模型转化为工程设计模型和概念模型，在此基础上对已有产品进行解剖、深化和再创造的过程。 图 1-1 逆向工程 1.1.2 逆向工程的应用领域 在产品造型日益多元化的今天，逆向工程已成产品开发中不可或缺的一环，其应用范围包括：设计、质量检测、制造加工、实物复原、实验教学 . 逆向设计 ：在没有设计图纸或图纸不完整的情况下，需要对实物进行三维测量，再通过逆向设计求出零件的 CAD 模型，并以此为依据进行数控加工，复制一个相同的零件。 Geomagic studio 12 逆向基础与实例应用 质量检测 ：逆向工程对模型的
7、各方面数据具有精确全面的采集能力和精确的偏差分析，将数据与设计数据进行全面的比对，找出生产或设计上的缺陷。 制造加工 ：传统的木雕市场都是通过师傅手工雕刻，难以形成批量生成，逆向工程通过对手工雕刻出的实物进行扫描处理，形成雕刻机所识别的 STL 文件，进行批量生产。同样逆向工程也应用于快速成型加工。 实物复原 ：逆向工程也广泛用于文物及艺术品的修复。 图 1-2 圣诞老人点云 1.2 逆向工程常用软件 逆向工程在软件方面的环节主要分为三个阶段，首先是对扫描设备采集的点云进行处理和分析，这方面的软件有 Geomagic studio、 Rapidform、 Copycad 等；然后就是曲面或实体
8、重构模块，这方面的软件有 imageware、 UG、 Pro-e、 Catia 等；最后是数据分析（ CAE）模块，这方面的软件有 Geomagic Qualify 等。 Geomagic studio 12 逆向基础与实例应用 图 1-3 逆向流程这里简单介绍逆向设计会运用的软件。 Geomagic studio（点云处理） Geomagic studio 是美国 raindrop Geomagic 软件公司推出的逆向工程软件，利用geomagic studio 可轻易从扫描所得的点云数据创建出完美的多边形模型和网格，并可自动转换成 NURBS 曲面，该软件主要包括 Capture、 Wr
9、ap、 Shape、 Fashion 四个通用模块。 Imageware（曲面重构） Imageware 由 美国 EDS 公司出品，后被 德国 Siemens PLM Software所收购， Imageware因其强大的曲面编辑能力和 A级曲面的构建能力而被广泛应用于汽车、航空、航天、消费家电、模具、计算机零部件等设计与制造领域。 UG（实体构造） UG（ Unigraphics NX）是 Siemens PLM Software公司出品，这是一个交互式 CAD/CAM(计算机辅助设计与计算机辅助制造 )系统，它功能强大，可以轻松实现各种复杂实体建构、曲面造型、动画仿真、数控编程。 Geo
10、magic qualify（质量分析） Geomagic studio 是 Geomagic 公司出品的一款逆向校核软件，使用 Geomagic Qualify 可以实现迅速检测产品的计算机辅助设计 (CAD) 模型和产品的制造件的差异， Geomagic Geomagic studio 12 逆向基础与实例应用 Qualify 以直观易懂的图形比较结果来显示两者的差异并可自动生成格式化的报告。 1.3 逆向工程数据采集系统 数据测量，又称产品表面数字化，是指通过特定的测量设备和方法，将物体的表面转换成离散的几何点坐标数据。数据测量可根据获取物体表面三维数据的方式分为接触式和非接触式，接触式的
11、测量设备常用的有龙门式三坐标测量机、手持式关节臂，非接触式的测量设备常用的有二维影像仪、激光扫描仪、三维光学扫描仪。本书重点介绍三维光学扫描仪，其典型代表有 ATOS 光学扫描仪、天远光学扫描仪。 三维光学扫描仪的基本原理是把结构光栅投影到物体表面，物体表面形状不同让投射过来的光栅影线发生不同的变形，再利用两个工业相机获取相应图像，通过解析变形影线，就可获得图像上像素的三维坐标，形成密集的三维点云。其原理图如所示。 图 1-4 光学扫描仪原理 三维光学扫描仪是目前三维形状测量中最好的方法之一，主要优点有测量范围大、速度快、成本低、携带方便、易于操作，缺点是精度相对较低、不适合扫描曲率大的表面、
12、点云边界不清晰。尽管如此，基于结构光法的三维扫描仪仍被认为是目前测量速度和精度最好的扫描系统之一，特别是针对复杂面型的测量。德国 GOM 公司的 ATOS 光学测量系统可以在 1min 内完成一幅 4 百多万个像素点的图像测量，且精度达到 0.03mm。 现在以 ATOS 光学扫描仪进行介绍， ATOS 测量系统是德国 GOM 公司研发的产品，自1989 年在德国问世以来，已成为全世界最成功的扫描测量系统，它共有两个模块，分别是复杂面型测量模块和 Tritop 拍照定位模块。 Geomagic studio 12 逆向基础与实例应用 复杂面型测量模块复杂面型测量模块采用立体相机测量技术和先进的
13、电外差相位测量光栅，数秒内完成点云数据采集，不同规格每次最大采集点数是不同的，最新的型号 ATOS 可在 2s 内获取多大 4 百万的高精度点云，并可满足在任何环境、对不同尺寸的复杂零件进行三维测量，更提供完整的误差分析和评估功能。其扫描范围可达 20m，广泛用于质量控制、逆向工程、快速成型（雕刻业）、快速制造、虚拟装配。 图 1-5 ATOS 三维光学扫描仪 Tritop 测量模块 Tritop 测量模块又称照相测量定位系统，是利用照相机技术来获取标记点坐标。为了有效控制和消除复杂面型测量模块的拼接误差，所以需使用 Tritop 测量模块，提高大尺寸零件的测量精度和效率。 Tritop 采用
14、一个高分辨率的数码相机，采取手持拍照式对贴有参考点的零件从四周不同的角度进行拍照，相片数据直接读入 Tritop 软件系统进行快速处理和计算，得到标志点的三维坐标提供给复杂面型模块，当然 Tritop 测量模块也能单独使用，进行检测分析功能，用于夹具、检具等特征对象测量。 图 1-6 tritop 测量模块 Geomagic studio 12 逆向基础与实例应用 1.4 光学测量系统的误差分析及优缺点 对于工程运用来说，测量精度是必须考虑的。影响测量精度的因素很多，如测量的原理误差、测量系统的精度以及测量过程中的随机因素等，都会对测量结果造成影响，从而产生测量误差。影响数据测量的误差的因素主
15、要有一下几点，尽量避免这些误差。 1) 物体自身的因素在光学测量中被测物体本身的材料、粗造度、颜色、光学性质及表面形状，对光的反射和吸收有很大差异，尤其是物体表面的粗造度和折射率。比如直接扫描反光件，不喷显影剂，我们会发现误差增大。 2) 标定的因素由于光学测量系统的制造和装配时必然存在误差，因此对于物点到像点的非线性关系的标定技术更是获取物体三维点云的关键。由于侧头变形及标定时对光学系统进行了很多理想假设，因此带来了一些系统误差。比如进行系统标定时，每次标定完弹出的参数是不一样的。 3) 相机或投射器的因素由于相机和投射器都有焦距，当焦距模糊时，拍出的工件图片是模糊，再根据模糊图片解析点云，
16、将会增加测量误差。 4) 标记点的误差光学测量设备的扫描范围有限，若将整个工件扫描完整需进行多次拼接。在提点和匹配过程将产生拼接累积误差。 5) 环境的因素由于三维光学测量系统需通过打光栅到物体表面，因此受环境影响较大。温度：-1050，防止剧烈的温度变化；湿度范围：相对湿度 65%；光强环境：在日光灯及自然光下（不要在强光源或频闪光下）；请勿在有腐蚀性气体、多尘、震动的环境下使用设备。 如何提高精度，是一个理论与实践结合的问题。尽可能的降低各种误差，提高精度，有利于后续处理。 Geomagic studio 12 逆向基础与实例应用 图 1-7 三维光学扫描仪 三维光学扫描仪的优点： 1.
17、光学扫描仪的优点 2. 无需进行侧头的半径补偿 3. 测量速度快，不必逐点测量，测量面积大，数据较为完整。 4. 可以直接测量材质较软以及不适合直接接触测量的物体，比如文物、橡胶等三维光学扫描仪的缺点： A. 光学扫描仪靠工件表面对光反射接收数据的，因此对反光程度、颜色有较高要求。 B. 测量精度低，相对于接触式测量而言 C. 对细节表达不清楚，容易丢失数据，比如边界、缝隙、孔洞等。 D. 测量头与工件之间有角度限制，否则增加测量误差。 E. 易受环境光线及杂散光影响，故一般点云杂点都较多。 Geomagic studio 12 逆向基础与实例应用 第 2 章 Geomagic studio
18、软件基础 2.1 Geomagic studio 工作界面 在桌面上双击或在开始菜单中选择并打开 Geomagic studio12 软件，进入 Geomagic studio12 的工作界面，如图所示。 图 2-1 Studio12 的工作界面 从图中可以看出 Geomagic studio12 的基本工作界面大体分为工具栏、管理器面板、三维视窗、状态及进度条、坐标系几大块。 视窗：显示当前工作对象，在视窗里可做选取工作工具栏：不同于菜单栏，工具栏提供的是常用命令的快捷按钮管理器面板：包含了管理器的按钮，允许控制用户界面的不同项目状态栏：提供给你信息：系统正在做什么和你能执行什么任务坐标系：
19、显示坐标轴相对于模型的当前位置 Geomagic studio 12 逆向基础与实例应用 2.2 Geomagic studio 模块简介 Geomagic Studio 提供业界最全面的解决方案，可将三维扫描数据和多边形网格转换为精确的曲面化三维数字模型，以用于逆向工程、产品设计、快速成型和分析。作为将三维扫描数据转换为参数化 CAD 模型和三维 CAD 模型的最快速的方法， Geomagic Studio 提供了四个处理模块，分别是扫描数据处理（ capture）、多边形编辑（ wrp）、 NURBS 曲面建模（ shape）、 CAD 曲面建模（ fashion） 图 2-2 Studi
20、o 模块介绍 扫描数据处理 处理大型三维点云数据集 从所有主要的三维扫描仪和数字化仪中采集点数据 优化扫描数据（通过检测体外孤点、减少噪音点、去除重叠） 自动或手动拼接与合并多个扫描数据集 通过随机点采样、统一点采样和基于曲率的点采样降低数据集的密度 多边形编辑 根据点云数据创建精确的多边形网格 修改、编辑和清理多边形模型 一键自动检测并纠正多边形网格中的误差 检测模型中的图元特征（例如，圆柱、平面）以及在模型中创建这些特征 自动填充模型中的孔 Geomagic studio 12 逆向基础与实例应用 将模型导出成多种文件格式（包括含有完全嵌入式三维模型的 PDF）， 以便在标准的 CAD 系
21、统使用。格式包括： STL、 OBJ、 VRML、 DXF、 PLY 和 3DS NURBS 曲面建模 根据多边形模型一键自动创建完美的 NURBS 曲面 通过绘制的曲线轻松创建新的曲面片布局 根据公差自适应拟合曲面 创建模板以便对相似对象进行快速曲面化 输出尖锐轮廓线和平面区域 使用向导对话框来检测和修复曲面片错误 将模型导出成多种行业标准的三维格式（包括 IGES、 STEP、 VDA、 NEU、SAT） CAD 曲面建模 根据网格数据自动拟合以下曲面类型：平面、柱面、锥面、挤压面、旋转曲面、扫描曲面、放样曲面和自由形状曲面 自动提取扫描曲面、旋转曲面和挤压面的优化的轮廓曲线 使用现有工具
22、和参数控制曲面拟合 自动扩展和修剪曲面，以便在相邻曲面间创造完美的锐化边界 无缝地将参数化曲面、实体、基准和曲线传输到 CAD 中，以便自动构建自然的几何形状 直接将基于历史记录的模型输出到主要的机械 CAD 软件包，包括：Autodesk Inventor、 Pro/ENGINEER、 CATIA 和 SolidWorks 2.3 Geomagic studio 鼠标操作及快捷键 同很多三维造型软件一样， Geomagic Studio 12 的操作方式也是以鼠标为主，键盘为辅。将鼠标的左中右 3 个键分别定义为 MB1、 MB2、 MB3 加以说明，其中 MB2 是将滚轮按下还是滚动是具体
23、情况而定。 Geomagic studio 12 逆向基础与实例应用 鼠标操作主要是三维模型的旋转、缩放、平移、对象的选取等。模型旋转：按住鼠标滚轮进行拖动（ MB2）；模型缩放：滚动鼠标滚轮（ MB2）；平移模型：按住 ALT 和鼠标滚轮进行滑动（ MB2）。同样按住 ctrl、 shift、 alt+鼠标右键（ MB3）分别进行旋转、缩放、平移。 键盘操作主要运用的快捷键全屏显示、设置旋转点、选项设置等。现在我们一一介绍Geomagic studio 12 的快捷键： 热键 命令详解 Ctrl + N 新建项目 Ctrl + O 打开项目 Ctrl + S 保存项目 Ctrl + Z 撤销
24、上一次操作（只能返回一步） Ctrl + Y 重复上一次操作 Ctrl + D 拟合模型到窗口 Ctrl + X 选项设置 Ctrl + A 全部选择 Ctrl + C 取消选择 Ctrl + U 多折线选择 Ctrl + P 画笔选择工具 Ctrl + T 矩形框选择工具 F2 单独显示 F3 显示下一个 F4 显示上一个 F5 全部显示 F6 只选中列表 F7 全部不显示 Ctrl+左键框选 取消选择部分 Geomagic studio 12 逆向基础与实例应用 2.4 Geomagic studio 工具栏命令详解 2.4.1 视图控制 a) 设置旋转点 ， 旋转中心：设置一个旋转球的中
25、心，当你随意设置一点后，接下来的模型旋转，会绕着该点进行；切换动态旋转中心则是以每次开始旋转，鼠标点击位置为旋转中心；重置旋转中心则是将旋转点恢复到物体的质心上。 b) 缩放模型 ， 解释：对视窗内的对象进行充满整个屏幕、框选放大、缩小、放大视图。 c) 预定义视图 ， 解释：每个视图相对于全局坐标轴的不同视角。 2.4.2 选择工具和删除 试着使用工作选择工具， (自由折线工具、矩形工具、椭圆工具、线工具、画笔工具、套索工具 )。 选择有两个选项：是否贯穿 和背景模式 。我们以脚的三角网格面为例，选择贯穿则背面看不见的也会被选中，选择可见（不贯穿）则只会选中看得见的部分。封装后的点云有正反两
26、面，关闭背景模式则只能在蓝色区域框选，不会选中黄色区域，开启则都能选中。2.4.3 选项设置 管理器面板包含了模型管理器、显示、对话框。若面板不小心删掉后，点击视窗工具栏 -面板能见度 -选择学显示的窗口。模型管理器：显示文件数目及类型。显示：控制对象的显示，便于观察。对话框：选取命令后有一定的选项会在这里显示。 Geomagic studio 12 逆向基础与实例应用 图 2-3 管理器面板 注意 ：当面板框删除掉后，将它显示出来是漂浮窗口，如图所示。 图 2-4 栏目的位置移动 1 如何将它复原：右键点击“显示栏”弹出快捷菜单，选择 dockable(可停驻 )，然后按住“显示栏”拖动到左
27、下的小方框中进行停靠。 图 2-5 栏目的位置移动 2 自定义命令：点击软件左上角的 图标，点击“自定义”，弹出移动命Geomagic studio 12 逆向基础与实例应用 令窗口，就可自定义移动命令了。 图 2-6 软件导航栏 选项设置： Ctrl + X 或点击软件左上角的 图标，点击“选项”，进行选项设置。 图 2-7 选项设置 注意： 当软件变为英文版后，点击 Ctrl + X，在 language 选择简体中文，然后重启软件。 Geomagic studio 12 逆向基础与实例应用 2.5 Geomagic studio 处理流程 Geomagic Studio 的用处是将三维扫
28、描数据和多边形网格转换为精确的曲面化三维数字模型，其大致处理流程如图所示。 图 2-8 Geomagic Stidio 操作流程 Geomagic studio 12 逆向基础与实例应用 2.6 Geomagic studio 基本操作案例 目标：熟悉 Geomagic studio 12 界面。学习旋转、缩放和平移来改变角度。试着使用自定义旋转中心以及各种选取工具。 操作步骤 : a. 打开 swug2-1.wrp 文件。 启动 Geomagic studio 12 软件后点击图标 或 Ctrl + O 从激活的文件夹里选择 swug1.wrp。如果不在当前文件夹，那么浏览到指定文件夹并选中
29、。 点击打开，文件将被存载入到三维显示框中。 注意： 打开与导入的区别，使用打开命令当前数据将覆盖前面的数据（直接将数据文件拖动到视窗中一样）；导入则不会覆盖先前的数据，两个数据将同时放在管理器面板中（直接将数据拖到管理器面板一样不会覆盖前一个数据）。 b. 鼠标操作。 将鼠标放在视窗中，按住鼠标滚轮进行各个方位的滑动进行三维数据的旋转。 将鼠标放在视窗中，滚动鼠标滚轮进行三维数据的放大或缩小 。 将鼠标放在视窗中，按住鼠标滚轮和 ALT 进行三维数据的平移。 当三维数据不能全部显示在视窗时右键点击视窗，选择“模型适合视窗”或 Ctrl+D。 c. 选择工具。 鼠标左键点击矩形图标不放弹出工具
30、栏。 使用一个选择工具，在视窗中选取对象。 显示对象的全部，“视图” -“模型适合窗口”或 CTRL+D 或点击图标。 红色区域表示被选中了，取消选择： ctrl + c ，按 delete 删除选择区域，取消删除（返回上一步）： ctrl + z。 注意： 使用多折线工具时最后封闭点击起始点或按空键。 Geomagic studio 12 逆向基础与实例应用 图 2-9 选择工具的使用 d. 视图控制。 “视图” -“旋转中心”或点击图标 或 Ctrl+F。 在对象上点 一点。 再次旋转模型，会发现模型绕着刚刚创建的点旋转 切换到默认状态：“视图” -“重置旋转中心”；当然也可切换到动态旋转
31、中心。 注意 ：重置旋转中心和切换动态旋转中心是通过点击“旋转中心”下的三角形显现出来。e. 模型缩放。 “视图” -点击图标 。 用左键在视窗中拉一个矩形框，进行模型放大。 点击“视图” -点击图标 的下拉箭头选择缩小，进行模型的缩小。 显示对象的全部， “视图” -“模型适合窗口”或 CTRL+D 或点击图标f. 贯穿模式。 “选择” -点击图标 ,关闭背景模式（图标恢复正常）。 然后去使用选择工具选择模型，会发现黄色的背面也会被选中。 再次点击图标 ，进入背面模式（图标周围变红，软件默认是开启的）。 Geomagic studio 12 逆向基础与实例应用 图 2-10 背景模式 g.
32、贯穿模式。 “选择” -点击图标 ,进入选择可见模式。 然后去使用选择工具选择模型，会发现我们只能选择看见部分。 “选择” -点击图标 ,进入贯穿模式。 然后去使用选择工具选择模型，会发现我们选择时背面也能选中。 图 2-11 贯穿模式 注意： 该命令在删除网格面用的较多，当选择可见模式时，我们选择网格面并删除后，会发现很多小网格面并未删除掉，这是就需要选择贯穿模式。 Geomagic studio 12 逆向基础与实例应用 第 3 章 Geomagic studio 点阶段 在点阶段，我们将改进扫描的点数据，通过点阶段的操作能快速和方便地整理点数据。噪音数据能被改进，智能的取样程序能被用来减
33、少点数。能排除在扫描时捕获的多余的或错误的数据。改进后的点云能更快地多边形化并得到一个较高质量的多边形对象。 3.1 点云编辑 3.1.1 命令 图标 命令及解释断开组件连接：选择偏离主点云的数据 体外孤点：选择任何超出指定移动限制的点 减少噪音：通过挤压扫描数据带（上下偏差）减少噪音点 统一采样：减少点云的数量（稀释），也可删除重叠点云 联合点对象：将多个点云模型联合为一个点云 封装：将点转换成三角面 目标： 将原始点云数据生成多边形模型。本阶段只要通过上述命令处理并封装出多边形（三角网格面）即可，本章主要将对点阶段的基本命令进行详细介绍。 3.1.2 操作流程 操作步骤 : 1. 打开素材
34、 swug3-1.wrp 文件。 启动 Geomagic studio12 软件后，点击图标 或 Ctrl + O 或拖动数据到视窗里（也可拖到模型管理面板），打开 swug3-1.wrp 文件。 注意： 光学扫描仪每个厂家导出的点云格式不同，导入 Geomagic Studio 的提示也是不同的。将 asc 文件导入时，系统会自动提示你采样比率，采样比率越高，载入的点数越多（细节效果越好），但系统运行越慢，一般默认即可。导入时，还会提示使用的尺寸单位，选择Geomagic studio 12 逆向基础与实例应用 millimeter，并选中以后都使用该单位。 图 3-1 导入采样 2. 视图
35、控制。 为了快速旋转模型，在“管理器面板” -“显示” -动态显示百分比中选择 50%。这个意思就是当我们旋转时只显示原数据的 50%，提高刷新速度。显示百分比是根据点云大小和计算机性能进行判断。静态显示百分比也是同样的用法。 按住鼠标滚轮对模型进行旋转，滚动鼠标滚轮进行缩放，按住 Alt 和滚轮进行平移，最后将调整到合适的视野。 注意： 当模型不在视窗中时，请按 Ctrl + D 将模型充满视窗。 3. 手动删除杂点。 点击图标 ，进入矩形工具的选择状态，改变模型的视图（便于选择），在视窗点击一个点，按住鼠标左键进行拖动框选，如图所示。选中的点云会变成红色，按 Delete 进行删除。同样也
36、可使用套索工具、多折线工具（ Ctrl + U）、椭圆工具、画笔工具等。 注意： 当需要进行单个文件的杂点删除，按 F2 进行单个点云显示；按 F5 进行全部点云显示。 Geomagic studio 12 逆向基础与实例应用 图 3-2 手动删除杂点 4. 着色点 点击图标 ，系统将自动计算点云的法向量，赋予点云颜色。 5. 断开组件连接。 点击图标 ，弹出选择非连接选项的对话框，在“分隔”选择“低”，然后点击确定，退出对话框后按 Delete 删除选中的非连接点云。该命令可自动探测所有非连接点云，代替我们手动选择。 操作命令说明：分隔：低，表示点束距离主点云多远才被选中。尺寸： 5.0，表
37、示非连接项的点数低于模型点数的 5%以下，才会被选中。 Geomagic studio 12 逆向基础与实例应用 图 3-3 断开组件连接 注意 ：当操作失误后，按 Ctrl + Z 可返回上一步。 6. 全局注册。 选择对齐工具栏，点击图标 ，弹出全局注册对话框，点击应用后确定。该命令将对点云进行精细拼接，详解请见下一章节。 7. 联合点对象。 选择点工具栏，点击图标 ，弹出联合点对话框，点击应用后确定。该命令可将多个点云模型联合为一个点云，便于后续的采样、封装等。 8. 体外孤点。 点击图标 ，弹出体外孤点对话框，将敏感性设置为 100，点击应用后确定，按 Delete删除选中的红色点云。
38、该命令表示选择任何超出指定移动限制的点，体外孤点功能非常保守，可使用三次达到最佳效果。 操作命令说明：敏感性： 100，给系统指定一个移动限制，来约束我们选中点的数量。 Geomagic studio 12 逆向基础与实例应用 图 3-4 体外孤点 9. 减少噪音。 点击图标 ，进入减少噪音对话框，点击应用后确定。该命令有助于减少在扫描中的噪音点到最小，更好地表现真实的物体形状。造成噪音点的原因可能是扫描设备轻微震动、物体表面较差、光线变化等。 图 3-5 减少噪音 操作命令说明：参数：棱柱形（积极），参数根据实际需要进行选择，当有尖锐边或细节要保留便可使用棱柱形，如要求平滑则选择自由形状。也
39、可在下面的平滑度水平条进行拖动，改变平滑程度。偏差限制值表示限制数据点在平滑过程中的移动距离，一般无需修改系统的自动计算值。 体外孤点：相当于再次使用体外孤点 和断开组件连接 ，一般情况无需使用该选项。Geomagic studio 12 逆向基础与实例应用 预览：我们可以选取一块区域，变换参数（棱柱形或自由形状）后进行局部预览。该选项可设置预览点数和采样距离。 显示偏差：该选项将激活一个色谱，体现点的移动和被移动了多少。统计：将显示减少噪音后点移动的最大距离、平均移动距离、标准偏差。 图 3-6 色谱统计 注意： 采样前请保存数据，点击图标 或 Ctrl + S，在弹出的对话框中，选择文件存
40、放目录，保存类型选择 Wrp 格式。当操作失误又不能恢复时，便可重新打开数据。 10. 统一采样 。 点击图标 ，进入统一采样对话框，在输入中选择绝对间距里输入 0.2mm，曲率优先拉到中间，点击应用后确定。在保留物体原来面貌的同时减少点云数量，便于删除重叠点云、稀释点云。 操作命令说明：输入类型：绝对间距、通过选择定义间距、由目标定义间距。绝对间距也就是输入点云点距，系统按照输入的点距采样；通过选择定义间距表示通过手动选两点，定义一个点距，进行采样；由目标定义间距表示我们可以定义点云总数，系统自动进行采样。 优先：曲率优先调到中间，便意味着软件将在曲率（ 1/R 半径）变化大的区域尽量保留更
41、多的点，也就保留更多细节，比如拐角处。保留边界则是保留沿边界的点。 曲率采样、格栅采样、随机采样自己可以试试，看一下点云的变化。注意 ：由于光学扫描需扫描多幅，多幅点云间有重叠，所以需要通过采样消除重叠点Geomagic studio 12 逆向基础与实例应用 云。 11. 封装。 点击图标 ，进入封装对话框，直接点击确定，软件将自动计算。该命令将点转换成三角面。封装后可放大模型手动点选一个三角面进行观察。 操作命令说明： 设置：噪音降低表示系统将再次使用减少噪音 ；保持原始数据表示封装后不删除原始的点云数据；删除小组件表示封装过程中将删除离散的三角面。 采样：点距设置表示封装前将再次进行稀释
42、；最大三角形数： 2500000 限制封装后三角面的最大数量；执行拉大最大表示封装后的三角面质量最佳（与计算机的运行速度成反比）。注意： 当三角面较多时，旋转吃力时可调整旋转的显示比例（管理器面板 -显示 -动态显示百分比）。封装完后保存数据（ wrp 文件），便于后续章节处理。 图 3-7 面板模型 Geomagic studio 12 逆向基础与实例应用 3.2 点云注册 3.2.1 命令 图标 命令及解释手动注册：通过指定点将两片点云进行简单对齐 全局注册：对点云进行重定义对齐（进行对齐） 合并：将多个点云数据直接封装为一个多边形模型 目标 ：对同一对象的多个角度的扫描数据，通过使用手动
43、注册和全局注册进行对齐操作，完成对多个数据注册成一个完整的数据模型，并通过合并将多个点云为一个多边形模型（类似封装）。 3.2.2 操作流程 操作步骤 : 1. 打开素材 swug3-2.wrp 文件。 启动 Geomagic studio12 软件后，点击图标 或 Ctrl + O 或拖动数据到视窗里（也可拖到模型管理面板），打开 swug3-2.wrp 文件。若是多个 asc 文件，打开时请选中多个文件。 2. 着色点。 点击图标 ，系统将自动计算点云的法向量，赋予点云颜色。 Geomagic studio 12 逆向基础与实例应用 图 3-8 遥控器点云 3. 手动注册 1。 按住 Ct
44、rl 选中点云 1 和 2，再按 F2 只显示这两个数据，点击对齐工具栏下的图标 ，弹出手动拼接对话框。在定义集合里，固定选 1；浮动选 2。系统默认是 1 点注册。 图 3-9 手动注册 1 将上面两个窗口内的模型旋转到 相同的方位 （按住鼠标滚轮），放大模型（滚动鼠标滚轮），在左右窗口中分别点击一个相同的点（大致相同的区域），系统将自动进行匹配。 Geomagic studio 12 逆向基础与实例应用 图 3-10 1 点注册 系统自动匹配完后，点击左下角“注册器”，进行注册（精细注册一次），最后点击“确定”，退出命令。 操作命令说明： 模式： 1 点注册和 n 点注册、删除点。 1 点
45、注册系统将根据选择的一个公共点进行模型自动对齐； n 点注册则是根据定义的多个公共点进行模型对齐（最多 9 个点）。 定义集合：固定窗口和浮动窗口，固定窗口里选中的点云将固定不动，浮动窗口里选中的点云将根据用户的定义来移动。着色点将对点云进行着色，显示 RGB 颜色则可指定点云的颜色信息。 操作：采样是指定参与注册的点云数量；注册器是对模型进行精细拼接（复合计算）；清除则是删除模型上选定的参考点；取消注册如果对注册器的效果不满意，可以点击取消注册；修改可以对浮动模型进行位置调整（指定点线旋转或平移）。 正在分组：勾上分组，对齐后的两块点云将移动到一个组里。统计：注册后将显示平均距离和标准偏差。 4. 手动注册 2。 按住 Ctrl 选中组 1 和点云 3，再 按 F2 只显示这两个数据，点击对齐工具栏下的图标 ，
