第一篇：逆向工程技術(shù)及應(yīng)用實驗指導(dǎo)書

《逆向工程技術(shù)及應(yīng)用》

實驗指導(dǎo)書

何照榮 鐵永亮 著

廣東石油化工學(xué)院 機電工程學(xué)院

2009 實驗一 物體三維尺寸數(shù)據(jù)采集實驗

一、實驗?zāi)康?/p>

1、通過實驗了解逆向工程中原始數(shù)據(jù)的采集方法和應(yīng)注意的問題；

2、了解三維結(jié)構(gòu)光掃描裝置的基本操作和相關(guān)知識元；

3、了解Geomagic和TN-3Doms軟件的基本操作。

二、實驗設(shè)備

1、三維結(jié)構(gòu)光掃描裝置1臺；

2、齒輪、煙灰缸、傳動零件若干；

3、Geomagic 11.0軟件1套；

4、TN-3DOMS軟件1套。

三、相關(guān)知識 TN 3DOMS.S 采用非接觸式光學(xué)掃描，除了覆蓋接觸式掃描的適用范圍之外，還可以用于柔軟的、易碎的，以及難于接觸的物體的掃描場合。高速的掃描使得用戶在很短時間內(nèi)得到所需的數(shù)據(jù)，大大縮短了產(chǎn)品造型的開發(fā)周期。三維光學(xué)掃描儀與普通的掃描儀不同之處在于它記錄的是被測物體的所有表面的三維坐標(biāo)信息。TN 3DOMS.S 可以廣泛地應(yīng)用于模具設(shè)計、零配件設(shè)計加工、逆向工程、實體測量、質(zhì)量檢測和控制，廣告動畫設(shè)計、文物復(fù)制和修復(fù)、醫(yī)學(xué)研究等多項領(lǐng)域。

技術(shù)特點（1）面掃描 采用獨特的照相式原理，在瞬間獲得整個物體表面的三維數(shù)據(jù)，每次掃描一個面，效率極高。（2）精度高 利用獨特的測量技術(shù)，可獲得非常高的測量精度。

（3）速度極快 單面掃描時間3s～20s。

（4）便攜式設(shè)計 可靈活地移動掃描儀來進行測量，特別適合對大型或重型物體的測量，且硬件設(shè)備占地少，受環(huán)境因素制約少。（5）非接觸掃描 用于柔軟、易變形的物體的測量,適用范圍非常廣泛。

（6）對環(huán)境條件不敏感 環(huán)境光對該掃描儀的影響極小，相對其他光學(xué)式掃描系統(tǒng)而言，該系統(tǒng)不需要在暗室中操作，適用環(huán)境范圍非廣泛，可以在露天環(huán)境進行掃描。（7）測量輸出數(shù)據(jù)接口廣泛 三維光學(xué)掃描儀測量所得為點云數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)可保存為ASC 格式以及WRL（可存儲彩色信息）格式，可以直接與Geomagic、CATIA、UG 等軟件交換數(shù)據(jù)。（8）操作軟件界面友好 三維光學(xué)掃描儀高度集成和智能化的設(shè)計，使用戶不需過多的培訓(xùn)就可以熟練操作，軟件操作簡單、快捷易學(xué)。

四、實驗步驟

三維光學(xué)測量系統(tǒng)測量流程如下：

1、軟件主界面

TN-3DOMS的軟件界面如下圖：

2、工程文件

2.1 單擊“文件>新項目”菜單，執(zhí)行“新項目”命令，可以創(chuàng)建一個新工程。2.2 打開項目 單擊“文件>打開項目”菜單，執(zhí)行打開工程命令，在本軟件中，通過打開工程命令，可以將工程所在文件夾下不同編碼的圖片數(shù)據(jù)處理成三維的點云數(shù)據(jù)，并載入到工程中。2.3 保存當(dāng)前項目 單擊“文件>保存當(dāng)前項目”菜單，執(zhí)行保存命令，在本軟件中，通過保存命令，您可以保存當(dāng)前的測量項目，包括圖片信息。2.4 載入數(shù)據(jù) 單擊“文件>載入數(shù)據(jù)”菜單，可以載入“*.asc”點云格式的文件，進行查看。2.5 導(dǎo)入 單擊“文件>導(dǎo)入”菜單，可導(dǎo)入的數(shù)據(jù)格式有“*.asc，wrl2.0，iges，stl”，以及標(biāo)定數(shù)據(jù)等。2.6 導(dǎo)出 單擊“文件>導(dǎo)出”菜單，可導(dǎo)出的數(shù)據(jù)格式有“*.asc，wrl2.0，iges，stl”以及標(biāo)定數(shù)據(jù)等。2.7 退出 單擊“文件>退出”菜單，執(zhí)行退出命令，退出軟件的運行。

3、測量 3.1 開始測量 單擊“測量>開始測量”菜單，設(shè)備開始掃描或直接點擊

或。

3.2 插入測量 單擊“測量>插入測量”菜單，插入一個新的工程項目。

3.3 刪除測量 單擊“測量>刪除測量”菜單，刪除一個工程項目。

3.4 屬性 單擊“測量>屬性”菜單，如圖示：

“當(dāng)前信息”顯示出當(dāng)前測量工程的相關(guān)信息； “方法”命令可以修改測量方法，采樣等參數(shù)；

測量質(zhì)量：

高速度：采用格雷碼加相移方式測量，測量速度比較快，點云平滑； 高質(zhì)量：采用多頻外差方式測量，測量質(zhì)量比較高，小特征細節(jié)明顯?！邦愋汀泵羁梢愿臏y量類型等參數(shù)，“系數(shù)”命令可以修正掃描誤差，一般情況下不需改動。

4、點云數(shù)據(jù) 掃描部件如圖。掃描部件前需對部件進行預(yù)處理，包括清洗表面銹跡、污漬等，然后使用DPT-5顯像劑對其進行噴涂，保證表面漫反射。

掃描完成后，獲得點云數(shù)據(jù)，將點云數(shù)據(jù)另存為asc格式文件，用Geomaic打開，如下圖：

通過Geomagic軟件對點云數(shù)據(jù)進行降噪、平滑、修補等處理后，獲得較好的曲面質(zhì)量，如下圖，五、實驗報告

1、簡述三維掃描過程，和需要注意的問題；

2、對本實驗系統(tǒng)的組成、基本工作原理等做簡要敘述。實驗二 快速成型技術(shù)原理實驗

一、實驗?zāi)康?/p>

1、了解快速成型的原理及其與傳統(tǒng)加工工藝的區(qū)別；

2、了解不同快速成型方式的優(yōu)點、缺陷和應(yīng)用范圍

二、實驗設(shè)備

1、計算機2臺；

2、Dimension BST-1200es快速成型機1臺；

三、快速成型的原理

快速成形（Rapid Prototyping，簡稱RP）是80年代末期開始商品化的一種高新制造技術(shù)，是一種集計算機輔助設(shè)計（CAD）、計算機輔助制造（CAM）、計算機數(shù)字控制（CNC）、激光、精密伺服驅(qū)動、新材料等先進技術(shù)于一體的加工方法。

快速成形的加工原理是依據(jù)計算機設(shè)計的三維模型，設(shè)計軟件可以是常用的CAD軟件，例如SolidWorks、Pro/E、UG、CATIA、CAXA等。也可以是通過逆向工程獲得的計算機3D模型。如圖所示：

圖 1 CAD模型

然后把CAD模型轉(zhuǎn)化為快速成形的通用格式stl格式，這是一種三角形文件，它的原理是利用一系列的小三角形平面來逼近自由曲面，其中每個三角形用3個頂點坐標(biāo)（X、Y、Z）和1個法向量（N）來描述。三角形的大小可以選擇，從而得到不同的曲面擬合精度。如圖 所示：

圖 2 轉(zhuǎn)化為stl三角形文件

然后把STL文件輸入到快速成形的控制軟件中，如圖所示：

圖 3 把stl模型輸入快速成形處理軟件

最后由快速成形相關(guān)軟件對模型進行分層切片，得到了各層的二維截面輪廓，使用特殊的加工方式把這些截面按順序一層一層成形，最終疊加成三維工件實物。通常每層的厚度是0.088～0.225mm。如圖所示：

圖 4 分層并加工相應(yīng)的二維輪廓

快速成形采用了“層疊增長”的加工方式，和傳統(tǒng)的“清除材料”的加工方式相反。它是一種理論上無廢料的成形方法?？焖俪尚尉哂腥缦碌膬?yōu)點： 1.成形速度快

快速成形的層疊增長成形原理將復(fù)雜的三維加工分解為簡單的二維加工組合，這個它不必采用傳統(tǒng)加工工藝的需要的機床、模具等，加工時間快，只需傳統(tǒng)加工方法的10％～30％的工時和20％～35％的成本。2.可以成形復(fù)雜的三維模型

傳統(tǒng)加工工藝收到機床、工種的限制，能夠加工出的工件的形狀收到一定的限制，對于造型復(fù)雜的工件難以完整加工?？焖俪尚尾捎脤盈B增長的方式，只要模型的尺寸不要過大、不要過于細小，就可以加工出來，無論多復(fù)雜的模型都可以。

根據(jù)快速成型的基本原理，現(xiàn)代快速成形機的發(fā)展很快，實現(xiàn)手段多種多樣，下面介紹5種最主流的快速成型設(shè)備。

1）液態(tài)光敏聚合物選擇性固化（SLA）成形機

這是一種最早出現(xiàn)的商品化快速成形機，它是使用光敏聚合物作為成形材料，加工時激光束照射在液槽的液態(tài)光敏聚合物的上表面，并沿著此面做X-Y方向的掃描運動。這一層收到紫外激光束的照射部位的液態(tài)光敏聚合物快速凝固，形成了相應(yīng)的一層固態(tài)截面輪廓。

液態(tài)光敏聚合物常用的有：環(huán)氧樹脂、丙烯酸樹脂等。經(jīng)過適當(dāng)波長的紫外激光照射后，它們會發(fā)生聚合反映，迅速固化。

2）絲狀材料選擇性熔覆（FDM）成形機

FDM的加工原材料是絲狀熱塑性材料（如ABS、MABS、蠟絲、尼龍絲等），加工時加熱噴頭在計算機的控制下，可根據(jù)截面輪廓信息，做X-Y平面的運動和高度Z方向的運動。絲狀熱塑性材料由供絲機構(gòu)送至噴頭，并在碰頭加熱至熔融狀態(tài)，然后杯選擇性地涂覆在工作臺上，快速冷卻后形成了截面輪廓。一層成形完成后，噴頭上升一個截面層高度，再進行第二層的涂覆，如此循環(huán)，最終形成三維產(chǎn)品。

3）粉末材料選擇性燒結(jié)（SLS）成形機

SLS成形機采用CO2（或Nd：YAG激光器）和粉末狀材料（如尼龍粉、聚碳酸酯粉等），成形時現(xiàn)在工作臺用昆筒鋪一層粉末材料，將其加熱到略低于它的熔化溫度，然后激光束在計算機的控制下按照截面輪廓的信息，對之間的實心部分所在的粉末進行掃描，使粉末溫度升至熔點，于是粉末顆粒的交界處熔化，粉末相互粘結(jié)，逐步得到各層輪廓。一層完成后，工作臺下降一個截面層的高度，再進行下一層的鋪料和燒結(jié)，如此循環(huán)，最終得到三維工件實物。

4）薄形材料選擇性切割（LOM）成形機

LOM成形機采用的原材料是地面有熱溶膠和添加劑的紙，工作時紙張逐步傳送到工作臺上方，熱粘機構(gòu)將一層一層的材料粘結(jié)再一起。激光切割系統(tǒng)按照計算機提取的橫截面輪廓現(xiàn)運動，逐一再工作臺上方切割出輪廓線，并將無輪廓區(qū)域切割成小方格，這是為了方便成形后能清除廢料?？缮倒ぷ髋_支撐正在成形的工件，每層成形之后工作臺下降一個材料厚度的高度。

LOM快速成形機制作精度高，制件能承受200度，有比較高的硬度和較好的機械性能，可以進行切削加工。它無需設(shè)計和制作支撐結(jié)構(gòu)，制件的尺寸打，原材料便宜。但是這種成形發(fā)發(fā)不能直接制作塑料工件，抗拉強度和彈性不夠好，工件容易吸濕膨脹，工件表面有臺階紋。

5）立體打印機（3D Printer）

三維打印軟件把三維CAD軟件設(shè)計的模型轉(zhuǎn)化為橫截面切片，打印每層厚度可以是0.0762～0.2286mm。接著三維打印機把這些橫截面切片按照從底到上的次序一層一層依次打印。

五、實驗內(nèi)容

（1）學(xué)習(xí)快速成型的基本原理。

（2）使用自己熟悉的三維CAD軟件（如SolidWorks、Pro/E、UG、CAXA等）設(shè)計一個作品，并在FDM設(shè)備上獲得該作品的快速成型件。（3）結(jié)合快速成型件觀察不同成型方式的優(yōu)、缺點。

第二篇：《C語言高級應(yīng)用》實驗指導(dǎo)書

C語言高級應(yīng)用

實驗指導(dǎo)書

電子與計算機科學(xué)技術(shù)學(xué)院 實驗一 順序、選擇及循環(huán)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計

一、實驗?zāi)康?/p>

1．熟悉C語言編程環(huán)境 2．掌握輸入輸出函數(shù)的使用

3．掌握if語句和switch語句的使用

4．掌握for語句、while語句和do-while語句的使用 5．通過練習(xí)掌握順序、選擇及循環(huán)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計方法

二、實驗環(huán)境

1．計算機

2．Turbo C集成環(huán)境

三、實驗說明

1．首先應(yīng)熟悉Turbo C運行環(huán)境，正確操作 2．自主編寫程序，必要時參考相關(guān)資料

3．實驗前應(yīng)畫出流程圖并寫出程序大致框架或完整的程序代碼 4．實驗學(xué)時：2學(xué)時

四、實驗內(nèi)容和步驟

1．實驗內(nèi)容

（1）求解方程ax2+bx+c=0。

（2）打印出所有的“水仙花數(shù)”，所謂“水仙花數(shù)”是指一個三位數(shù)，其各位數(shù)字立方和等于該數(shù)本身。例如：153是一個“水仙花數(shù)”，因為153=13＋53＋33。2．實驗步驟

（1）分析實驗內(nèi)容，畫出流程圖并寫出程序大致框架或完整的程序代碼。（2）進入Turbo C集成環(huán)境。（3）編輯源程序并進行保存。

（4）編譯源程序，若有錯誤，修改錯誤后再次進行編譯和連接，如此反復(fù)進行到不顯示出錯為止。

（5）執(zhí)行程序，并檢查程序輸出結(jié)果。

五、實驗報告要求1．整理實驗結(jié)果，填入相應(yīng)表格中 2．小結(jié)實驗心得體會 3．回答思考題：

打印水仙花數(shù)時，要分別求出三位數(shù)的個位數(shù)、十位數(shù)和百位數(shù)，試問：除了你所用的的方法外，是否還有其它方法？請寫出。

實驗二 數(shù)組的應(yīng)用

一、實驗?zāi)康?/p>

1．通過實驗理解掌握數(shù)組的基本概念

2．熟悉數(shù)組的定義、數(shù)組元素初始化、數(shù)組元素引用 3．理解字符數(shù)組的基本概念、基本操作和應(yīng)用 4．能利用數(shù)組解決簡單的應(yīng)用問題

二、實驗環(huán)境

1．計算機

2．Turbo C集成環(huán)境

三、實驗說明

1．首先應(yīng)熟悉Turbo C運行環(huán)境，正確操作 2．自主編寫程序，必要時參考相關(guān)資料

3．實驗前應(yīng)畫出流程圖并寫出程序大致框架或完整的程序代碼 4．實驗學(xué)時：2學(xué)時

四、實驗內(nèi)容和步驟

1．實驗內(nèi)容

（1）將一個數(shù)組中的值按逆序重新存放。

（2）編一程序，將兩個字符串連接起來，不要用strcat函數(shù)。2．實驗步驟

（1）分析實驗內(nèi)容，畫出流程圖并寫出程序大致框架或完整的程序代碼。（2）進入Turbo C集成環(huán)境。（3）編輯源程序并進行保存。（4）編譯源程序，若有錯誤，修改錯誤后再次進行編譯和連接，如此反復(fù)進行到不顯示出錯為止。

（5）執(zhí)行程序，并檢查程序輸出結(jié)果。

五、實驗報告要求1．整理實驗結(jié)果，填入相應(yīng)表格中 2．小結(jié)實驗心得體會 3．回答思考題：

（1）在字符串常量中，其結(jié)束符‘