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背景信息
Tru-Test有限公司是一家跨國(guó)企業(yè)，專門致力于農(nóng)業(yè)技術(shù)和電生理解決方案的設(shè)計(jì)、研發(fā)、制造和銷售。該公司籌備設(shè)計(jì)一種與腦電圖監(jiān)測(cè)裝置配合使用的針對(duì)早產(chǎn)兒的電極陣列，所以需要采集精確的產(chǎn)后嬰兒的三維數(shù)據(jù)。
圖一
為了完成該項(xiàng)目，公司必須使用計(jì)算機(jī)模型來確定電極的尺寸和形狀，以便適應(yīng)嬰兒頭部的曲線。采集數(shù)據(jù)的精確度十分重要，但又很難獲得。
圖二
最后Tru-Test公司決定使用Polhemus的FastSCAN™手持三維激光掃描儀對(duì)兩個(gè)精確玩具娃娃進(jìn)行掃描。然后用FastSCAN的FastRBF Extensions™創(chuàng)建出數(shù)字化模型，導(dǎo)出到SolidWorks中進(jìn)行處理。
圖三
掃描和處理
用FastSCAN掃描儀對(duì)兩個(gè)玩具娃娃的頭和肩部進(jìn)行掃描，如圖2(a)和3(a)所示。FastRBF Extentions自動(dòng)給原始數(shù)據(jù)點(diǎn)添加曲面，確保輸出網(wǎng)格沒有孔洞，細(xì)密度高，如圖2(b)和3(b)所示。FastRBF曲面會(huì)在原始曲面點(diǎn)的容差范圍內(nèi)移動(dòng)（0.1mm內(nèi)）。此外，濾波功能可以消除材料噪音。這一功能在掃描玩具娃娃時(shí)尤為重要。玩具娃娃的表面是由半透明硅膠制成的，在激光掃描儀掃描下，表面較為粗糙，如圖2(a)所示。要解決這一問題，傳統(tǒng)方法是在玩具娃娃表面涂粉或噴漆，而FastRBF Extensions的濾波特性可以有效確保消除噪音，同時(shí)完整保留原表面的細(xì)節(jié)部分，如圖2(b)所示。
圖四
本項(xiàng)目中的掃描數(shù)據(jù)要導(dǎo)入到SolidWorks CAD軟件中進(jìn)行處理，所以應(yīng)當(dāng)把模型的面數(shù)降低到可控制的范圍。FastRBF Extensions的簡(jiǎn)化功能把玩具娃娃掃描圖的表面數(shù)量由169,000降至23,000，縮減率為86%，對(duì)于新的娃娃模型，則從97,000降低至17,000，縮減率達(dá)82%。圖4所示的是模型在精簡(jiǎn)前后的對(duì)比的特寫。精簡(jiǎn)過程中的精確度參數(shù)為0.05毫米，因此，簡(jiǎn)化網(wǎng)格與非簡(jiǎn)化網(wǎng)格相比，簡(jiǎn)化網(wǎng)格不會(huì)超過0.05毫米。
導(dǎo)出
模型導(dǎo)出為IGES 128（NURBs）實(shí)體，IGES 128(NURBs)是FastSCAN支持的多工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)格式中的一種格式。
圖五
為了對(duì)比SolidWorks的導(dǎo)出功能，玩具娃娃可以作為封閉曲面導(dǎo)出，即，在有封閉平面的框架內(nèi)（如圖5所示），新生成的娃娃模型導(dǎo)出為開放曲面，即，模型肩膀和底部均不封閉。
圖六
導(dǎo)入到SolidWorks
Tru-Test的產(chǎn)品工程師負(fù)責(zé)把數(shù)據(jù)導(dǎo)入到SolidWorks軟件中進(jìn)行處理。對(duì)于閉合娃娃模型，導(dǎo)入需要大約3分鐘時(shí)間，成為“導(dǎo)入固體”（如功能管理器列表所示）。之后，工程師可以立即開始工作。
在SolidWorks識(shí)別實(shí)體模型之前，運(yùn)用娃娃模型，創(chuàng)建實(shí)體模型涉及以下幾個(gè)步驟：
使用create planar Surface（創(chuàng)建平面）命令為邊界添加曲面。
把模型保存為Parasolid文件，并重新載入。
在全部曲面上使用import diagnosis命令，然后選擇close all gaps選項(xiàng)。
再次把模型保存為Parasolid文件，并重新加載 - 這時(shí)便可得到一個(gè)完美的SolidWorks導(dǎo)入實(shí)體模型。
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