汽车倒后镜操作技巧详解

任务导入

在三坐标测量的应用中，逆向建模应用比较广泛。在本任务中，我们以汽车倒后镜为例，实际操作Geomagic Studio 的基本流程、界面、点阶段处理及多边形处理。

知识链接

1.扫描的前期准备工作

扫描的前期准备工作包括喷粉、粘贴标志点、制定扫描策略开始扫描以及标定。

1）喷粉

观察发现该倒后镜表面为红色镜面漆材质，在不喷粉的状态下也可进行扫描，但如果喷涂一层显像剂，则扫描出的点云效果较好，所以我们选择喷一层薄的显像剂，如图4-3-1所示。

图4-3-1　喷粉

2）粘贴标志点

因要求为扫描整体点云，所以需要粘贴标志点，以便进行拼接扫描。

粘贴标志点注意事项如下。

（1）标志点应尽量粘贴在平面区域或者曲率较小的曲面，且距离工件边界较远；

（2）标志点不要粘贴在一条直线上，且不要粘贴对称；

（3）公共标志点至少为3 个，但考虑到扫描角度等，一般建议5～7 个为宜；

（4）标志点应使相机在尽可能多的角度可以同时看到；

（5）粘贴标志点要保证扫描策略的顺利实施，并使标志点的长、宽、高均等。

图4-3-2 中的标志点粘贴方式较为合理，当然还有其他的粘贴方式。

图4-3-2　较为合理的标志点粘贴方式

3）制定扫描策略开始扫描

观察发现该倒后镜主要扫描位置仅为一个较大曲面，镜框部分内部不需要扫描，所以使用转盘辅助扫描能够节省扫描时间，同时减少贴点数量。

4）标定

标定内容详见模块四中项目一的任务二部分。

2.扫　描

扫描的操作步骤如下。

（1）新建工程，给工程命名，如“saomiao”，将倒后镜放置到转盘上，确定转盘和倒后镜在十字中间[见图4-3-3（a）]，尝试旋转转盘一周，在软件最右侧实时显示区域检查，以保证能够扫描完全。观察软件右侧实时显示区域，倒后镜在该区域的亮度，软件中可以设置相机曝光值，调整到适当数值，并且检查扫描仪到被扫描物体的距离，此距离可以通过软件右侧实时显示区域的白色十字与黑色十字重合确定[见图4-3-3（b）]，当重合时的距离约为600 mm 时，点云提取质量最好。所有参数调整好即可单击“扫描操作”按钮，开始第一步扫描，如图4-3-3所示。

图4-3-3　第一步扫描

（a）转盘和倒后镜在十字中间；（b）两个十字重合

（2）转动倒后镜一定的角度，必须保证与上一步扫描有重合部分，这里说的重合是指标志点重合，即上一步和该步同时能够看到4 个标志点，如图4-3-4所示。

图4-3-4　第二步扫描

（a）转动后视镜一定角度；（b）有重合标志点

（3）与第二步类似，向同一方向继续旋转一定角度，也可以多旋转几个角度来扫描点云，扫描，如图4-3-5所示。

图4-3-5　各个方向扫描

（a）继续旋转一定角度；（b）与上一步有重合标志点；（c）再旋转一定角度；（d）与上一步有重合标志点

（4）前面三步扫描完倒后镜的背面数据，下面将倒后镜从转盘上取下，翻过来扫描有镜子的那一面，扫描这一面是为了使镜框边缘倒角位置数据扫描完整，同时能够将安装基座反面扫描完整，如图4-3-6所示。

图4-3-6　镜子面扫描

（a）扫描镜子面；（b）有重合标志点

到此为止，扫描工作完成。在软件中单击“模型导出”按钮，将扫描数据另存为ASC或者TXT 格式文件即可。

3.Geomagic Studio 2014 软件进行点云处理

1）开始窗口

Geomagic Studio 2014 如图4-3-7所示。

图4-3-7　Geomagic Studio 的开始窗口

2）鼠标的使用

鼠标键的功能如下：

<MB1>键：选择三角形；

<Ctrl+MB1>组合键：取消选择三角形；(www.xing528.com)

<MB2>键：旋转29；

<Shift+MB1/MB2>组合键：缩放；

<Alt+MB2>组合键：平移。

3）点处理阶段

点处理阶段的步骤如下。

（1）打开文件。打开扫描保存的“saomiao.txt”或“saomiao.asc”文件，启动Geomagic Studio 软件，选择菜单“文件”→“打开”命令，系统弹出“打开文件”对话框，查找倒后镜数据文件并选中“saomiao.txt”文件，然后单击“打开”按钮，在工作区显示点云，如图4-3-8所示。

图4-3-8　倒后镜点云

（2）将点云着色。为了更加清晰、方便的观察点云的形状，将点云进行着色。在菜单栏中选择“点”→“着色点”，图标为着色后的视图如图4-3-9所示。

图4-3-9　着色后的视图

（3）设置旋转中心。为了更加方便地观察点云的放大、缩小或旋转，需为其设置旋转中心。在操作区域右击，选择“设置旋转中心”命令，并在点云适合位置点击以设置旋转中心。

（4）选择非连接项。在菜单栏中单击“点”→“选择”断开组件连接按钮，图标为“”，在“模型管理器”中弹出“选择非连接项”对话框。在“分隔”的下拉列表框中选择“低”分隔方式，这样系统会选择在拐角处离主点云很近但不属于主点云的点。“尺寸”为默认值“5.0”，单击上方的“确定”按钮。点云中的非连接项被选中，并呈现红色，如图4-3-10所示。最后选择“点”→“删除”或按下<Delete>键。

（5）去除体外孤点。单击“点”→“选择”→“体外孤点”按钮，在“模型管理器”中弹出“选择体外孤点”对话框，设置“敏感性”为“100”，也可以通过单击右侧的微调按钮增加或减少“敏感性”的值，单击按钮。此时体外孤点被选中，呈现红色，如图4-3-11所示。单击“点”→“删除”或按<Delete>键来删除选中的点（此命令操作2～3 次为宜）。

图4-3-10　选择非连接项

图4-3-11　选中体外孤点

（6）删除非连接点云。使用“选择”工具栏中的“选择工具”工具，并配合“选择”工具栏中的其他工具一起使用，将非连接点云删除，如图4-3-12所示。

（7）减少噪音。单击“点”→“减少噪音”按钮，在“模型管理器”中弹出“减少噪音”对话框。选择“棱柱形（积极）”选项，“平滑度水平”中，将滑块滑到无。“迭代”为“5”，“偏差限制”为“0.2 mm”。选中“预览”选框，定义“预览点”为“3 000”，这代表被封装和预览的点数量。勾选“采样”选项，用鼠标在模型上选择一小块区域来预览。此处我们选中图4-3-13 中虚线方框内的区域。

图4-3-12　删除非连接点云

左右移动“平滑度水平”中的滑标，同时观察预览区域的图像有何变化。图4-3-13右侧分别是平滑级别最小（没有平滑时）和平滑级别最大（至于最大值时），以及平滑级别中等（至于中间值时）的预览效果。将“平滑度水平”滑标设置在第二挡上，单击应用按钮，退出该对话框。

图4-3-13　减少噪音

（8）封装数据。单击“点”→“封装”按钮，图标为“”，系统会弹出“封装”对话框[如图4-3-14（a）所示]，该命令将围绕点云进行封装，使点云数据转换为多边形模型。

“封装”对话框中的“采样”一栏：通过设置点间距来对点云进行采样。目标三角形的数量可以进行人为设置，目标三角形数量设置得越大，封装之后的多边形网格就越紧密。最下方的滑杆可以调节采样质量的高低，可根据点云数据的实际特性，进行适当的设置。

图4-3-14　封装数据

（a）“封装”对话框；（b）封装后模型

（9）保存数据。单击软件左上角的图标，即“文件”按钮，将文件另存为STL 文件，文件名为“saomiao”。

4）多边形处理阶段

（1）删除钉状物。单击“多边形”→“删除钉状物”按钮，图标为“”，在“模型管理器”中弹出如图4-3-15（a）所示的“删除钉状物”对话框。“平滑级别”处的滑块在中间位置，单击“应用”按钮，如图4-3-15（b）所示。

图4-3-15　删除钉状物

（a）“删除钉状物”对话框；（b）删除钉状物后模型

（2）全部填充。单击“多边形”→“全部填充”按钮，在“模型管理器”中弹出如图4-3-16所示的“全部填充”对话框，可以根据孔的类型选择不同的方法进行填充。

图4-3-16　填充孔方法

（3）去除特征。去除特征，即删除模型中不规则的三角形区域，并且插入一个更有秩序且与周边三角形连接更好的多边形网格。但必须先手动选择去除特征的区域，然后单击“多边形”→“去除特征”按钮，如图4-3-17所示。

图4-3-17　去除特征

点云文件最终处理效果如图4-3-18所示。

图4-3-18　点云文件最终处理效果

（4）数据保存。单击软件左上角的图标，即“文件”按钮，将文件另存为STL 文件。

知识拓展

根据本任务实例来选择一个零件完成扫描、点处理阶段、多边形处理。

任务实施

1.标志点粘贴的注意事项是什么？

2.点云处理阶段分几个步骤完成？请具体说明。