常用逆向建模软件：Geomagic Studio、Qualify和Piano

1.Geomagic

Geomagic 是一家世界级的软件及服务公司，总部设在美国北卡罗来纳州的三角开发区，在欧洲和亚洲有分公司，经销商分布在世界各地。在众多工业领域，比如汽车、航空、医疗设备和消费产品，许多专业人士在使用Geomagic软件和服务。公司旗下主要产品为Geomagic Studio、Geomagic Qualify 和Geomagic Piano，Geomagic Qualify 则建立了CAD和CAM之间所缺乏的重要联系纽带，允许在CAD 模型与实际构造部件之间进行快速、明了的图形比较，并可自动生成报告；而Geomagic Piano 是专门针对牙科应用的逆向软件。其中Geomagic Studio 是被广泛应用的逆向软件。在此主要研究Geomagic Studio 软件。

（1）Geomagic Studio 软件的使用范围

①零部件的设计；

②文物及艺术品的修复；

③人体骨骼及义肢的制造；

④特种设备的制造；

⑤体积及面积的计算，特别是不规则物体。

（2）Geomagic Studio 软件的主要功能

①点云数据预处理，包括去噪、采样等；

②自动将点云数据转换为多边形（Polygons）；

③多边形阶段处理，主要有删除钉状物、补洞、边界修补、重叠三角形清理等；

④把多边形转化为NURBS曲面；

⑤纹理贴图；

⑥输出与CAD/CAM/CAE匹配的文件格式（IGES、STL、DXF等）。

（3）Geomagic Studio 软件的优势

①支持格式多，可以导入、导出各种主流格式；

②兼容性强，支持所有主流三维激光扫描仪，可与CAD、常规制图软件及快速设备制造系统配合使用；

③智能化程度高，对模型半成品曲线拟合更准确；

④处理复杂形状或自由曲面形状时，生产率比传统 CAD 软件效率更高；

⑤自动化特征和简化的工作流程可缩短培训时间，并使用户可以免于执行单调乏味、劳动强度大的任务；

⑥可由点云数据获得完美无缺的多边形和NURBS模型。

（4）Geomagic Studio 软件使用流程简介

Geomagic Studio 逆向设计的原理是用许多细小的空间三角形来逼近还原CAD实体模型，采用NURBS曲面片拟合出NURBS曲面模型。图5-2-1简单介绍了曲面重建的策略。Geomagic Studio 软件建模的具体的流程为：点云处理—封装为多边形—多边形阶段—造型阶段—输出模型，如图5-2-2所示。

图5-2-2　建模流程

（5）Geomagic Studio 基本模块

Geomagic Studio 主要包括10个模块：视窗模块、选择模块、工具模块、对齐模块、特征模块、点处理模块、多边形处理模块、参数化曲面模块、精确曲面模块、曲线模块。在电脑上打开Geomagic Studio 软件，如图5-2-3所示。

图5-2-3　操作界面

①视窗模块。

(www.xing528.com)

图5-2-4　视窗模块

②选择模块。

图5-2-5　选择模块

③工具模块。

图5-2-6　工具模块

④对齐模块。

图5-2-7　对齐模块

⑤特征模块。

图5-2-8　特征模块

⑥点处理模块。

图5-2-9　点处理模块

⑦多边形处理模块。

图5-2-10　多边形处理模块

⑧参数化曲面模块。

图5-2-11　参数化曲面模块

⑨精确曲面模块。

图5-2-12　精确曲面模块

⑩曲线模块。

图5-2-13　曲线模块

2.Imageware

Imageware 由美国EDS公司出品，后被德国Siemens PLM Software 所收购，现在并入旗下的NX产品线，是著名的逆向工程软件。Imageware因其强大的点云处理能力、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。

Imageware拥有广大的用户群，国外有BMW、Boeing、GM、Chrysler、Ford、raytheon、Toyota等著名国际大公司，国内则有上海大众、上海交大、上海 DELPHI、成都飞机制造公司等大企业。Imageware 采用NURBS技术，软件功能强大，易于应用。Imageware 对硬件要求不高，可运行于各种平台：UNIX工作站、PC 机均可，操作系统可以是 UNIX、NT、Windows95及其他平台。Imageware 由于在逆向工程方面具有技术先进性，产品一经推出就占领了很大市场份额，软件收益正以47% 的年速率快速增长。Surfacer是 Imageware 的主要产品，主要用来做逆向工程，它处理数据的流程遵循“点—曲线—曲面”原则，流程简单清晰，软件易于使用。Imageware英文版操作界面如图5-2-14所示。

国际市场还有很多逆向建模的应用软件，如英国Renishaw公司的TRACE、英国MDTV公司的STRIM and Surface Reconstruction、英国DelCAM公司的CopyCAD。此外，一些CAD/CAM系统，如美国PTC公司的Pro/Engineer、德国Siemens PLM 旗下的NX与法国达索公司的CATIA和Solidworks office premium 等在其系统中也集成了可实现逆向三维建模的模块，但与专业的逆向建模软件比较，在功能上有较大局限性。