基于Imageware的企鹅数据重构及创新设计申报书

北方民族大学材料科学与工程学院大学生创新训练计划项目申报书2015年度项目名称： 基于Imageware的企鹅数据重构及创新设计 项目负责人： 刘佳琪 项目指导教师： 刘广君 项目总负责人： 耿桂宏 所在学院（公章）： 材料科学与工程学院 起止时间： 2015年1月 至 2016年12月 北方民族大学材料科学与工程学院填 报 说 明一、项目简述创新训练项目是大学本科生或研究生，在导师指导下，自主完成创新性研究项目设计、研究条件准备和项目实施、研究报告撰写、成果（学术）交流等工作。二、项目团队根据实际情况填写2-5人(不能超过5人)；如项目团队成员来自不同学院，“项目总负责人”一栏为项目负责人所在学院主管教学院长，“所在学院”一栏填写项目负责人所在的学院。三、申报书请如实填写，表达明确严谨。所需签字之处，必须由相应人员亲笔签名。如有弄虚作假现象，一经核实，将按照撤项处理。四、项目实施时间的起止年月一般按学年填写，每个项目原则上在1或2年内完成，以一年为一阶段。申报书的各项内容，要实事求是，表达要明确、严谨。第一次出现的缩写词，需注明全称。五、项目经费预算中的科目名称可根据预算情况填写实验耗材、药品、试剂、图书资料、实地调研，参加校内外会议，生产采购、仓储运输、广告营销，场地租赁等。六、项目申报提交纸质版文档的同时，需同时提交电子版，以便立项后归档。要求用A4纸填写或尽可能双面打印（签字之处不得打印），于左侧装订成册。可网上下载、自行复印或加页，但格式、内容、大小均须与原件一致。电子版填表字体用小四号宋体，单倍行距，一式一份（备存）。七、所列各项内容不能简单标注“见附件”，否则视为不合格。项目名称基于Imageware的企鹅数据重构及创新设计项目所属一级学科 机械工程 申请经费0.2万元（保留小数点两位）起止时间2015年1月至2016年12月申请团队（排名顺序为负责人先后顺序）姓名性别学号学院及专业联系电话刘佳琪 女 20130035材料科学与工程学院 材料成型及控制工程13519594805董定康男20130015材料科学与工程学院 材料成型及控制工程18408671730王灿男20130055材料科学与工程学院 材料成型及控制工程13619509499张卫卫男20120082材料科学与工程学院 材料成型及控制工程18395200978校内指导教师姓名刘广君职称副教授电话13995390480E-mail315347171单位北方民族大学材料科学与工程学院校外指导教师（没有可不填）姓名职称电话E-mail单位1、 项目简介（严格控制在200字内）逆向工程是通过各种手段对产品实物进行三维测量，根据测量数据制造出同类新产品的过程。本项目以企鹅1:1实物模型为研究对象，通过三维光学扫描仪获取企鹅的点云数据，再基于逆向工程常用软件Imageware、Geomagic Studio、Geomagic Qualify，对企鹅进行三维数据重构。在此基础上，通过Pro/E软件对企鹅进行创新设计。二、项目创新点（严格控制在200字内）逆向工程是一种技术创新的手段，与传统的产品开发过程不同，逆向工程则是按照产品引进、消化、吸收与创新的思路，以“实物-原理-功能-三维重构-再优化设计”框架模型为工作过程，为提高工程设计、加工、分析的质量和效率提供充足的信息，另一方面，利用先进的CAD/CAE/CAM技术对已有的产品进行再创新设计，现已成为现代先进设计制造技术的重要组成部分。3、 申请理由（可另附页。1500字左右，包括项目实施目的、背景、内容、团队具备的知识、条件、特长、兴趣、前期准备，以及参加哪些科技事件创新活动和取得的成绩等。需对项目可行性分析作专门论述，背景分析、成本分析、社会效益或经济效益分析等。）1.实施目的（1）培养团队成员创新精神及团队合作力，增强理想信念，完善人格养成。（2）项目实施后，团队成员可熟练掌握和应用专业知识及CAD/CAE/CAM技术，增强就业竞争力。2.项目背景本项目是在北方民族大学材料科学与工程学院的大力支持下立项的，为了响应学校对大学生创新能力的培养，同时也为了我们自身能力的培养，我们选择了本项目。3.项目内容在机械产品设计领域，逆向工程是通过各种手段对产品实物进行三维测量，根据测量数据制造出同类新产品的过程。与传统的产品开发过程不同，逆向工程则是按照产品引进、消化、吸收与创新的思路，以“实物-原理-功能-三维重构-再优化设计”框架模型为工作过程，为提高工程设计、加工、分析的质量和效率提供充足的信息，另一方面为充分利用先进的CAD/CAE/CAM技术对已有的产品进行再创新工程服务，现已成为现代先进设计制造技术的重要组成部分。本项目以企鹅1:1实物模型为研究对象，采用逆向工程技术，通过三维光学扫描仪获取企鹅模型的点云数据，再结合相关的逆向工程常用软件Imageware、Geomagic Studio、Geomagic Qualify等，对企鹅进行三维数据重构。在此基础上，通过Pro/E软件对企鹅进行创新设计。4.团队自身的条件及获奖情况（1）团队成员已经掌握了逆向工程技术，并能熟练使用 Imageware、Geomagic Studio、Geomagic Qualify、Pro/E和Power Mill等软件。 （2）该项目组成员张卫卫获得过第七届“高教杯”全国大学生先进成图技术与产品信息建模创新大赛二等奖，第七届全国3D打印大赛二等奖等若干奖项。四、项目方案（可另附页。1500字左右，包括目标任务，技术路线或运作模式，行动方案，以及人员分工和资源整合等。）（一）项目实施方案本项目以企鹅1:1实物模型为研究对象，采用逆向工程技术，结合现代CAD虚拟设计方法，开展基于逆向工程的企鹅数据重构并进行创新设计。项目的研究路线如图1所示。 数据处理创新设计及渲染提交作品三维虚拟数字模型建立三维数字化测量企鹅模型 图1 项目研究路线具体实施方案如下：1.企鹅实物模型三维轮廓数字化逆向测量：采用逆向工程设计专用的非接触三维光学扫描仪，对企鹅1:1实物模型进行测量，以获得点云数据；在测量过程中应重点完成对企鹅实物曲面的测量工作，以保证其外形特征，防止由于测量数据不完整带来的拟合缺陷。2.企鹅三维轮廓测量数据处理与重构：采用Imageware、Geomagic Studio、Geomagic Qualify软件来做逆向处理，处理数据的流程遵循“点曲线曲面”的原则，先后完成点云数据处理、特征线的提取和特征线的分析，从而实现对企鹅实物的三维数据重构。3.基于Pro/E软件对企鹅进行创新设计：应用Pro/E软件的特征造型和曲面造型功能，完成企鹅实物的三维实体模型的构建，获得企鹅实物关键结构设计参数，实现对企鹅设计技术的消化吸收，并在此基础上进行创新应用。4. 渲染:结合Keyshot软件对企鹅进行三维实体渲染。（二）计划项目人员组成及分工项目负责人：刘佳琪，负责项目方案制定、实施和组织管理工作，负责企鹅实物点云数据的获取（运用三维光学扫描仪对企鹅1:1实物模型进行扫描），企鹅三维实体模型渲染。成员：张卫卫：企鹅三维数据重构及撰写论文。董定康、王灿：企鹅三维实体建模及渲染工作。五、项目进度安排（300-500字，包括进度计划安排，实施阶段和步骤等） 第一阶段:2015年01月-2015年05月：查阅文献，完善研究方案； 第二阶段：2015年05月-2015年07月：企鹅逆向三维数据测量； 第三阶段:2015年07月-2016年01月：企鹅逆向测量数据处理及曲面重构； 第四阶段:2016年01月-2016年08月：基于逆向测量数据的企鹅三维实体模型的建立和创新设计； 第五阶段:2016年08月-2016年11月：利用Keyshot软件对企鹅三维模型进行渲染； 第六阶段:2016年12月：提交虚拟作品。6、 项目完成预期成果与形式（可另附页。500-1000字，请简述：专著或编著、调研或实验报告、论文篇数及论文级别，或专利、设计、产品。） 预期成果：1.提交企鹅的逆向设计三维虚拟作品。2.参加全国三维数字化创新设计大赛力争获得奖项。七、项目成员及学校导师承诺在获得立项后，本人将与项目组成员团结一致，努力做好该项目的研究及实施工作，实现制定的目标。如果因主观原因导致项目执行不力，未达到预期目标，本人与项目组成员愿意承担相应损失，并接受学校相应处理。项目成员签名： 指导教师签名： 年 月 日 年 月 日八、经费预算科目名称预算经费（单位：万元）备注（预算依据与具体说明）实验耗材费0.06购买模型、试剂、工具、防护口罩、手套等图书资料费0.04软件视频、图书等打印费0.02实地调研0.05交通、住宿、进厂费等协作费0.02外协加工其他0.01合计0.2九、项目审批校内导师意见（需附具体的指导计划）： 签名： 年 月 日校外导师意见(如无，可不填)（如有，需附具体的指导计划）：签名： 年 月 日学院立项意见：签名： 盖章 年 月 日8