文档分类：
在线文档经过高度压缩，下载原文更清晰。
淘豆网网友近日为您收集整理了关于关于激光跟踪仪的飞机机翼自动化扫描测量系统设计的文档，希望对您的工作和学习有所帮助。以下是文档介绍：关于激光跟踪仪的飞机机翼自动化扫描测量系统设计 ㈣浙江大学研究生学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得浙婆太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名:衰舞幂签字日期: 洲牛年;月“日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解浙亟太堂有权保留并向国家有关部门或机构送交本论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅和借阅。本人授权逝塑太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名:意蒜拓签字日期: 20I中年;月站日导师签名签字日期:7刁f垆年≥月)7日浙江大学硕士学位论文致谢致谢衷心感谢我的导师王青副教授对我的教诲和关怀!在我攻读硕士学位的两年多时间里,王老师在学习和科研上给予我悉心的指导,在生活上给予我无微不至的关怀和照顾。王(来源：淘豆网[/p-.html])老师严谨的治学作风、敏锐的洞察能力、忘我的工作热情以及踏实的工作作风时刻激励着我,并且令我终生受益。在此论文完成之时,我想在此向王老师致以崇高的敬意和由衷的感谢。特别感谢柯映林教授,感谢柯老师为我们提供了一个让我们能够在实践中培养自己专业素养的科研平台。除此之外,柯老师学识渊博、治学严谨、工作态度积极并且勇于迎接挑战,这些都深深的影响着我的学习、科研和生活。感谢李江雄教授、董辉跃老师、刘刚老师、蒋君侠老师、章明老师、黄浦晋老师、毕运波老师、曲巍崴老师、俞慈君老师、应征博士、程亮博士、黄鹏博士、窦文涛博士、宦红伦博士、王桂峰博士、黎蜇鳌硕士、张雷硕士、梁琴硕士在科研工作中给予我的指导和帮助。感谢两年多以来一直陪伴我成长的同窗和好友:周静峰、程志彬、张恒、王亚飞、艾小祥、谢祥南、李永超、江一行、石鑫、金龙、方磊、罗中海、曹良洪、郑守国、温李庆、张梦琦、王林、丁艳萍等,它们给予我的关心和帮助以及大家共同度过的快乐时光我将永远铭记在心中。最后特别感谢我的父母以及我的哥哥,感谢他们在我遇到困难时给我的(来源：淘豆网[/p-.html])鼓励和支持,感谢他们在生活上给我营造了无忧无虑的环境,感谢他们对我无时无刻的关心和爱护,感谢所有帮助过我的亲人和朋友。感谢在百忙之中来参加论文答辩和评审的各位专家!袁菲菲2014.1于浙大求是园浙江大学硕士学位论文摘要摘要机翼装配通常以骨架为基准进行壁板定位,由于壁板上难以找到准确代表其位置和姿态的典型特征,传统装配方法依据骨架与壁板之间的凸台等自定位特征人眼观察进行装配,难以实现壁板与骨架之间的准确协调和间隙评价。本文依托浙江大学承担的某型飞机机翼自动化装配系统项目,研究基于激光跟踪仪扫描的壁板自动化测量方法,实现激光跟踪仪与数控机床的硬件集成和软件集成,并应用在PolyWorks软件上进行二次开发,实现了自动化扫描、壁板姿态评价、机翼装配干涉检测等功能模块的开发。结合装配工艺集成管理系统和壁板调姿定位控制系统,实现壁板数字化调姿定位,同时准确计算壁板与骨架贴合面的干涉量,提高壁板与骨架的协调准确度和装配效率。本文第一章介绍飞机数字化装配技术的研究背景和研究意义,综述了飞机机翼装配技术的应(来源：淘豆网[/p-.html])用现状并且对机翼装配系统进行了概述。然后针对机翼装配中的数字化测量技术进行了详细阐述。最后提出本课题的研究内容和研究意义,给出了论文的总体结构与框架。第二章介绍了机翼组件的结构和特点,然后阐述了机翼自动化装配系统的组成和总体布局,并详细介绍了机翼自动化扫描测量系统的配置、扫描测量工作原理及扫描测量的精度。第三章研究了自动化扫描测量系统的集成,阐述了自动化扫描测量系统的硬件集成,并针对自动化扫描测量软件与装配工艺集成管理系统以及数控系统之间的数据通讯要求,研究了通讯接口的实现方法。第四章分析了自动化扫描测量软件的功能模块设计,并针对每一个功能模块进行了介绍。之后,详细阐述了激光扫描测量模块、扫描数据处理模块、扫描数据分析模块,并给出了其内容与实现方法。第五章在给出了机翼自动化装配总体工艺流程的基础上,详细阐述了上、下壁板与骨架协调的工艺过程规划。最后在自动化扫描测量软件中对壁板与骨架的仿真测量数据进行处理与分析,证明了系统的实用性。第六章对全文的工作做了相应的总结,并对未来进一步的工作进行了展(来源：淘豆网[/p-.html])望。关键词:机翼数字化装配;激光跟踪仪;自动化扫描;姿态评价;干涉检测II浙江大学硕士学位论文 ABSTRACTABSTRACTD面ng the process of ai渤il ass锄bIy which is based onwing skeleton,there are nofeatures wllich can r印resent the position aIld orientation of wiIlg panel.Therefore,we need toscan and analysis the joillt su州‰e of panel趾d skeleton,so as to posidon me panel andcoordinate the assembly of panel and skeleton.This paper maimy researches and explores therealization of Automatic Scalllling Measure(来源：淘豆网[/p-.html])ment System designed for ai—bil assembly basedon山e D蟾ital AsseI】由ly System for加mil.Automatic Sca彻【i119 Measur锄ent System isdeveloped upon p01ywofks by applying VC++,laser scarIning,NC munication,point cloud matchillg and analysis technology and realizes如nc矗ons of automatic scarming,posmre evaluation, merf.ce detection and so on, which makS the ali驴mem andposidoning of panel digital.At也e same time,witll the calculated interference bet、Ⅳeen wingpanel(来源：淘豆网[/p-.html])跹d skeleto玛it will be digital to conduct r印aire—Value of panel.This system greatlyimproves tlle coordination acc啪cy aJld the assembly efficiency.h chapter 1,the research Sta_t11s of tlle digital assembly of airfoil at home and abroad isin仃oduced firstly.Then di虢rent t)7pes of airfoil ass锄bly system are sumed up.At the s锄etinle,some digital measurement systems widely used iⅡairfoil硒sembly system areanalyzed.Finally the research background,meaning an(来源：淘豆网[/p-.html])d the smlcture of也is p印er are presented.Inch印把r 2,based on血e smlcture and charact嘶stics of the e1锄ents of airfoil,ponentsof Airfoil Digital Assembly System aregiVen and the general layout of aid.oil measllrementsystem is in仃oduced.At 1ast tlle system configuration,me scaIl principle and廿1e meas嘶ngprecision of Automatic Scanning Measu砌ment SySt锄are anal),zed. In chapter 3,mehardware integration method of Automatic Scanning MeasuI’ement System is dis(来源：淘豆网[/p-.html])cussed.ording to the demallds muIlication and data transfer bet、)Ireen Automa缸c Sc彻血ngMeasurement So脚are and Asse如lbly Techn0109y Main Contml System,the metllod of munication is studied.The mllnication be俯een Automadc ScanningMeasurement SyStem and NC system is also realized.111 ch印ter 4,the mnctional module ofAutomatic Scanning Measurement So脚are is designed and deVided into four mo(1ules.Then也e automatic sc础g module,the scan data pmcess module an(来源：淘豆网[/p-.html])d也e scan da土a analysismodule are elaborated.In chapter 5,the general techIl010西cal pmcess in Aid-oil DigitalAssembly System is in仃0duced.Then the tecllllological process of t11e coordination bet、)l,eenpanel and skeleton is discussed.Finally scanning and锄alysing me synthetic parts du血gTTT浙江大学硕士学位论文 ABSTRACTassenlbly which confiHns me practicabin够 aIld con.ection of Automatic Sc砌r培Measurement S)rstem.In ch印ter 6,suInmaDr for血e wh01e work in this diss(来源：淘豆网[/p-.html])ertation is giVen,and t11e n11ure wofk is discussed。Key words:拍i11aser仃automatic scanIposmre eVinte列隆髓nce detection浙江大学硕士学位论文目录目录致谢…………………………………………………………………………………………I摘要……………………………………………………………………………………………..IIABSTRACT……………………………………………………………………………………………………………III目录…………………………………………………………………………………………………………………….v第一章绪论…………………………………………………………………………………1 1.1引言………………………………………………………………………………………..1 1.2飞机机翼装配技术…………………………………………………………………2 1t2.1国内外研究现状……………………………………………………………..2 1.2.2机翼装配系统概述…………………………………………………………一3 1.3机翼装配数字化测量技术………………………………………………………….5 1.4本课题研究背景和意义…………………………………………………………….8 1.5论文结构……………………………………………………………………………8第二章机翼自动化扫描测量系统设计……………………………………………………10 2.1引言…………………………………………………………………………………………10 2.2机翼自动化装配系统………………………………………………………………11 2.2.1机翼自动化装配系统工艺装备…………………………………………….11 2.2.2机翼自动化装配系统集成…………………………………………………13 2.2-3数字化测量系统总体布局…………………………………………………14 2.3机翼自动化扫描测量系统…………………………………………………………14 2.3.1系统配置……………………………………………………………………15 2.3.2扫描测量工作原理…………………………………………………………18 2.3.3扫描测量精度分析…………………………………………………………20 2.4本章小结……………………………………………………………………………20第三章自动化扫描测量系统集成…………………………………………………………2lV浙江大学硕士学位论文目录3.1系统集成概述…………………………………………………………………………2l3.2自动化扫描测量系统硬件集成……………………………………………………22 3.3自动化扫描测量系统软件集成……………………………….j…………………..24 3.3.1开发环境和开发工具的选择……………………………………………….25 3.3.2自动化扫描测量软件………………………………………………………25 3'3.3自动化扫描测量软件通信接口实现……………………………………….27 3.4自动化扫描测量软件与装配工艺集成管理系统通讯功能设计………………….27 3.4.1 windows socket接口技术介绍………..j……………………………………27 3.4.2基本通讯功能开发…………………………………………………………28 3.5自动化扫描测量软件与数控系统通讯功能设计………………………………….31 3.6本章小结……………………………………………………………………………32第四章自动化扫描测量软件功能模块设计………………………………………………34 4.1引言………………………………………………………………………………………………….34 4.2自动化扫描测量软件功能模块设计………………………………………………35 4.3激光扫描测量功能模块……………………………………………………………37 4.3.1扫描前准备子模块…………………………………………………………37 4.3.2扫描过程控制子模块………………………………………………………39 4.3.3扫描数据管理子模块………………………………………………………40 4.4扫描数据处理功能模块……………………………………………………………40 4.4.1点云数据预处理……………………………………………………………4l4.4.2分块点云数据对齐与合并…………………………………………………41 4.4.3由点云数据创建三角化模型……………………………………………….43 4.5扫描数据分析功能模块………………………………………………………………43 4.5.1位姿评价子模块……………………………………………………………43 4.5.2干涉检测子模块……………………………………………………………47 4.5.3与cAD模型对比子模块…………………………………………………一49 4.6人机交互界面设计…………………………………………………………………50 4.7本章小结……………………………………………………………………………55VI浙汀大学硕士学位论文目录第五章自动化扫描测量系统应用研究……………………………………………………………56 5.1壁板与骨架协调工艺流程…………………………………………………………56 5.2自动化扫描测量实例分析…………………………………………………………58 5.3本章小结……………………………………………………………………………63第六章总结与展望………………………………………………………………………..64 6.1总结………………………………………………………………………………一64 6.2展望…………………………………………………………………………………64参考文献…………………………………………………………………………………….66VII浙江大学硕士学位论文第一章绪论第一章绪论【内容提要】介绍飞机数字化装配技术的研究背景和研究意义。论述了飞机机翼装配技术的应用现状并且对机翼装配系统进行了概述。然后针对机翼装配中的数字化测量技术进行了详细阐述。最后提出本课题的研究内容和研究意义,给出了论文的总体结构与框架。1.1引言飞机的制造过程可以分为如下四个阶段:毛坯制造、零件加工、装配和试验…。其中,飞机的装配阶段是遵循尺寸相协调的原则,并且严格依从设计以及相关的技术要求将组成飞机的零部件或组件连接成为整机的阶段。长久以来,都将钣金件作为飞机的壳体的主要材料,例如苏.27飞机。然而,钣金件却存在刚度小的问题,容易产生变形。因此,必须在装配飞机的过程中采取相应的措施来保持飞机零部件或组件的尺寸以及形状:即依靠足够多的复杂工装夹具、型架等工艺装备达到目的[21。分析统计数据可知,飞机生产的总体成本中,仅飞机的装配阶段所消耗的成本就占了总体成本的40%,除此之外,飞机的装配阶段所包含的劳动量占飞机生产总过程的劳动量的50%以上【3】。由上述数据可知,装配阶段是飞机制造过程中最耗费成本、时间和精力的阶段,是飞机制造过程当中最为重要的一个环节。近年来,新技术在飞速的发展着,包括激光测量技术【41、自动化控制技术、机器人技术、数字化模拟仿真技术‘5.6】、信息技术、计算机网络和应用集成技术等。将这些新技术应用到飞机装配过程中去,使得飞机的装配技术从传统的手工装配发展到了半机械/半自动化装配,最终迈向了机械/自动化装配技术。随着来自市场的竞争日益激烈,社会的需求不断提高,以及技术水平的不断进步,飞机装配技术也将朝着更为先进的水平发展[71。现阶段,我国在飞机装配中局部采用了数字化设计制造技术,在飞机装配型架安装过程中开始使用激光跟踪仪。但是纵观总体情况,在飞机装配中使用的技术装备和组织管理方式仍然沿用原苏联在上个世纪五六十年代的传统手工作坊模式,采用基于模拟量传递方式为主的模线一样板一标准工装的装配工作方法,通过大量复杂的装配型架进行定位和夹紧,根据实物样件传递零件的形状和尺寸,制造过程中的各种问题和矛盾堆积到最后装配过程,使得飞机装配质量和生成周期难以保证【81。所以,我国的飞机装配浙汀大学硕上I学位论文第一章绪论技术发展不成熟,是飞机制造环节中最为薄弱的,它极大的制约着我国飞机制造技术的发展Ⅲ,提高我国飞机装配技术迫在眉睫。在该背景下,浙江大学依托于某项目,构建某型飞机机翼自动化装配系统,实现飞机机翼壁板的数字化定位,完成复合材料双曲面壁板与内部骨架的不同夹层结构和厚度的自动化制孔,以最佳质量完成飞机机翼装配,从而提升飞机机翼的飞行性能、减少工装设备、缩减装配周期、削减装配成本并且记录飞机机翼装配过程中的重要工艺过程数据,构建相应的数据库。1.2飞机机翼装配技术1.2.1国内外研究现状在飞机的整个生产制造过程中,飞机机翼的制造和装配过程是最为关键的,其装配技术更是最为困难的技术之一。机翼是由翼梁、纵墙、长桁、翼肋等构件组成的骨架和蒙皮共同形成的薄壁加筋壳体。由于结构复杂,零件和连接件数量多,且多数零件刚度较小,而机翼整体壁板在外形上又有严格的技术要求‘9,10],传统采用工装型架来通过模拟量传递尺寸的制造方式在装配的质量要求、精度要求,效率要求、稳定性要求等方面都无法充分的满足相应的要求【¨】。国内目前在机翼装配中仍然主要使用传统的基于专用型架的装配工艺。近年来,随着市场需求的变化和环境的多变,需要我国航空制造领域加快其研发速度并且提高生产效率,为此众多的工程人员展开了深入的探索并进行研究和创新。李原等人专门针对飞机装配序列和装配方案优化‘12,13,141等问题展开了深入的研究,通过与西飞公司合作,利用其vPM的装配资源库成功研发了一套机翼装配工艺分析支持系统,该系统能够实时的分析和检验机翼的可装性、易装性【15】。郑国磊等人利用数字化设计方法设计了飞机装配型架f16,17]。顾雨甜.潘志毅等人研究了参数化设计装配工装型架并且对装配工装型架进行了有限元分析‘18,19】。侯志霞[203等人深入的研究了机翼对接集成控制系统。与此同时,国内机翼装配中广泛应用了自动钻铆技术。西南交通大学【211开发了机翼自动钻铆机托架测控系统,该系统基于虚拟仪器,使机翼在装配过程中的准确定位和加工问题得到解决。在ARJ2l新支线项目中成功的应用了自动钻铆技术,研发的全自动5坐标钻铆托架系统具有自主知识产权,并且使用在机翼壁板装配上[221。国外,飞机机翼装配技术在航空发达国家的发展已经从自动钻铆系统过渡到自动化,播放器加载中，请稍候...
该用户其他文档
下载所得到的文件列表关于激光跟踪仪的飞机机翼自动化扫描测量系统设计.pdf
文档介绍：
关于激光跟踪仪的飞机机翼自动化扫描测量系统设计 ㈣浙江大学研究生学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得浙婆太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与...
内容来自淘豆网转载请标明出处.PolyWorks_Inspector为MTU涡轮机优化检测流程_图文_百度文库
两大类热门资源免费畅读
续费一年阅读会员，立省24元！
PolyWorks_Inspector为MTU涡轮机优化检测流程
上传于||暂无简介
阅读已结束，如果下载本文需要使用
想免费下载本文？
你可能喜欢[转载]3D建模与处理软件简介
3D建模与处理软件简介
中国科技大学
http://staff./~lgliu
【前言】自半年前笔者发表博客“”以来，时常有人来向笔者询问3D模型的构建方法与工具。笔者的研究方向是以3D技术为主，具体包括3D建模，3D处理及3D打印三个方面，在3D建模与处理方面从事了十多年的研究，接触过很多3D相关的软件，在这方面有些经验。因此，特撰写此文，以帮助我们的学生及关注3D技术的人了解3D建模和3D技术。本文仅仅为笔者根据自己的经验对3D建模与处理软件浅薄的理解，不涉及对技术的深入讨论，是非学术性的。因此，笔者尽量尝试用通俗的语言介绍一下各种3D建模的软件和工具，以帮助还未接触3D技术的学生来了解这些工具，以便在今后的科研和工作中能够选择合适的3D工具。笔者对本文的有些内容的理解也是很有限的，值得进一步的学习和交流。有不当之处，还请读者谅解指正。
专业3D建模软件
美国Autodesk公司的3D Studio Max（前身是Discreet公司的，后被Autodesk收购）是基于PC系统的三维建模、动画、渲染的制作软件，为用户群最为广泛的3D建模软件之一。常用于建筑模型、工业模型、室内设计等行业。因为其广泛性，它的插件也很多，有些很强大，基本上都能满足一般的建模的需求。我们的学生也需要经常用到来构建模型。网上关于的教程和学习视频非常多，使用者众多。
Maya也是Autodesk公司出品的世界顶级的3D软件，它集成了早年的两个3D软件Alias和Wavefront（这两个软件在我读博时就非常有名，当时就代表了最先进的动画及数字技术，我曾用过Wavefront）。相比于3DS Max，Maya的专业性更强，功能非常强大，渲染真实感极强，是电影级别的高端制作软件。在工业界，应用Maya的多是从事影视广告，角色动画，电影特技等行业。我们的学生也经常用Maya来制作和渲染3D模型，生成漂亮的渲染结果放在论文中。
Softimage曾经是加拿大Avid公司旗下的专业的3D动画设计软件，后被Autodesk收购。它在影视动画方面，特别是角色功能非常强大。许多电影，比如《泰坦尼克号》、《失落的世界》、《第五元素》等，都曾使用Softimage来制作大量的惊人的视觉效果。
LightWave是美国NewTek公司开发的一款3D动画制作软件，具有悠久的历史，我在读博时曾接触过。它的功能非常强大，特别是在生物建模和角色动画方面功能异常强大，广泛应用在电影、电视、游戏、网页、广告、印刷、动画等各领域。在电影《泰坦尼克号》中细致逼真的船体模型及其他众多游戏的场景和动画都曾使用LightWave来制作的。
Rhino（犀牛）
Rhino是美国Robert McNeel公司开发的专业3D造型软件，它对机器配置要求很低，安装文件才几十兆，但“麻雀虽小，五脏俱全”，其设计和创建3D模型的能力是非常强大的，特别是在创建NURBS曲线曲面方面功能强大，也得到很多建模专业人士的喜爱。在与上海造船厂研究所的合作项目中，我们用Rhino来进行船体曲面的NURBS建模和修改，非常方便灵活。
(C4D)是德国Maxon公司的3D创作软件，在苹果机上用得比较多，特别是在欧美日为最受欢迎的三维动画制作工具。年我在美国哈佛大学访问期间，经常看到学生用C4D在进行3D建模和动画的设计。
MultiGen-Paradigm公司开发的Creator是专门创建用于大型3D虚拟仿真的实时三维模型的软件。其强大之处在于管理3D模型数据的数据库，使得输入、结构化、修改、创建原型和优化模型数据库非常容易。前几年与一家从事数字城市的公司合作时我们就用Creator快速创建大量的城市建筑模型，并且生成数据库来管理这些模型，还是相当的方便。
注：从上述介绍可知，美国Autodesk公司当之无愧是当今3D建模和动画的“老大”，拥有3DS Max、Maya和Softimage等3D建模和动画专业软件。3DS Max和Maya在3D建模方面各有特色，前者更为大众化些，相对容易掌握些，后者在专业级的行业应用更为广泛，特别在制作动画和高质量渲染方面强于前者。我们的学生用Maya的相对多些，包括建模，渲染和动画制作。Softimage和LightWave在3D动画方面表现强大。Rhino对NURBS曲面的支持更好。Creator适合于构建大量的3D模型并构建数据库进行管理和修改。
CAD建模和产品设计软件
AutoCAD (Auto
Computer-Aided Design)是美国Autodesk公司出品的自动计算机辅助设计(CAD)软件，用于二维绘图、文档规划和三维设计。适用于制作平面布置图、地材图、水电图、节点图及大样图等。广泛应用于土木建筑、装饰装潢、城市规划、园林设计、电子电路、机械设计、航空航天、轻工化工等诸多领域。大家买房时看的房型图大部分都是用AutoCAD来做的。
Catia由法国Dassault Systems公司开发的CAD/CAE/CAM一体化的三维软件，支持产品开发的整个过程，从概念(CAID)，到设计(CAD)，到分析(CAE)，到制造(CAM)的完整流程。可帮助制造厂商设计未来的产品，并支持从项目前阶段、具体的设计、分析、模拟、组装到维护在内的全部工业设计流程，在机械行业，航空航天、汽车工业、造船工业等应用广泛。其实体造型和曲面设计的功能非常强大。我读博期间曾接触过Catia，在它上面写过一个NURBS曲面转换的插件程序。
SolidWorks
SolidWorks是世界上第一个基于Windows开发的三维CAD系统，后被法国Dassault Systems公司(开发Catia的公司)所收购。相对于其他同类产品，SolidWorks操作简单方便、易学易用，国内外的很多教育机构（大学）都把SolidWorks列为制造专业的必修课。SolidWorks在杭州有专门的研发机构，我有个学生硕士毕业后在那里进行研发工作。
NX由美国Unigraphics
Solutions (UGS)公司开发的CAD/CAE/CAM一体化的三维软件，后被德国西门子公司收购。广泛用于通用机械，航空航天、汽车工业、医疗器械等领域。现在西门子公司在上海有专门的研发机构对UG
NX产品进行升级完善，我有2个学生博士毕业后在那里负责产品的开发和维护。
Pro/Engineer是美国PTC公司(Parametric Technology
Corporation)旗下的CAD/CAM/CAE一体化的三维软件。在参数化设计，基于特征的建模方法具有独特的功能，在模具设计与制造方面功能强大，机械行业用的比较多。
注：除了上述所介绍的CAD/CAE /CAM系统软件（它们各有特色，在市场中都占有一定的份额）外，还有其他一些同类产品，比如法国Missler公司的Topsolid和以色列Cimatron公司的Cimatron。一般在机械设计与产品研发相关的行业中才会接触到这些软件，专业性比较强，在网上很容易能找到它们的相关资料。
3D雕刻建模软件：笔刷式高精度建模软件
3D雕刻建模软件(Sculpturing
modeling)，也称为笔刷式高精度建模软件，顾名思义，就是像艺术家那样用不同的“笔刷”工具在模型表面上进行“雕刻”的自由创作。建模过程就像玩橡皮泥一样，利用拉，捏，推，扭等操作来对几何进行编辑，生成任意的高度复杂和丰富的几何细节（如怪兽的复杂表面细节）。这些工具的出现颠覆了过去传统三维设计工具的工作模式，解放了艺术家们的双手和思维，告别过去那种依靠鼠标和参数来笨拙创作的模式，完全尊重设计师的创作灵感和传统工作习惯。
美国Pixologic公司开发的ZBrush软件是世界上第一个让艺术家感到无约束自由创作的3D设计工具。 ZBrush 能够雕刻高达 10 亿多边形的模型，所以说限制只取决于的艺术家自身的想象力。
MudBox是Autodesk公司的3D雕刻建模软件，它和ZBrush相比各有千秋。在某些人看来，MudBox的功能甚至超过了ZBrush，可谓ZBrush的超级杀手。
最近，Autodesk公司又开发出一款笔刷式3D建模工具MeshMixer，它能让用户通过笔刷式的交互来融合现有的模型来创建3D模型（似乎是类似与Poisson融合或Laplacian融合的技术），比如类似“牛头马面”的混合3D模型。
值得注意的是，最新版本的MeshMixer还添加3D打印支撑优化新算法，值得关注。我们Siggraph Asia
2013的论文“”也给出了一种为3D打印加尽可能少的支撑材料的新算法（详见我的博文“”），该算法也是具有较好的市场前景，我们也在努力进行产业转化。
其他还有一些同类的3D雕刻建模软件，比如3DCoat，Sculptris，Modo等。这里就不再详细介绍了。
注1：在工业界，人们更偏向于使用四边形网格(quad
mesh)，而不是三角网格，一个很重要的原因就是这些雕刻建模工具善于在四边形网格上进行细节的生成和编辑，因为四边形网格的边更能反应物体表面的流线方向(edge
flow)。我们Pacific Graphics
2010的一篇论文，就是在建模过程中同时生成具有良好流线方向的四边形基网格(base
mesh)，然后直接可以导入到这些雕刻软件中进行进一步的细节雕刻建模。
注2：虽然这些笔刷式建模工具上手容易，给了用户便利的方式进行3D细节建模，但是，要想真正构建一个细节复杂和逼真的3D模型还是不容易的，除了用户需要熟练掌握软件的各种工具及雕刻技巧外，还需要用户具有较好的艺术和绘画功底。
基于草图的3D建模软件
基于笔划或草图的交互方式由于其符合人类原有日常生活中的思考习惯，交互方式直观简单（就像在图纸上画画一样来构建3D模型），是最近十多年来计算机图形学中研究的热点建模方法之一。这方面的研究论文有很多，比如Siggraph 1999年的Teddy，到Siggraph 2006年的SmoothSketch，Graphics Interface 2007的Magic Canvas，Siggraph 2007年的FiberMesh，SigCHI 2010年的ICanDraw等。最近，我们也提出一种基于阴影引导的草图交互的3D建模的技术“”，从已知的模型数据库中提取信息来引导用户的笔划交互，能构建更为精准的3D模型，该工作发表在Pacific Graphics 2013上。
虽然在科研上提出了很多基于草图的3D建模技术，但是至今仍未能有比较成熟的商业化的软件出现，可能是因为要理解不同用户的划线和草图还是一件比较困难的事情。对于一些比较规则的物体，比如建筑、家具等人造物体，这种方式相对可行些，比如Google的SketchUp（在国内我们也称为“草图大师”）。SketchUp是一套面向普通用户的易于使用的3D建模软件。使用SketchUp，创建3D模型就像我们使用铅笔在图纸上作图一般，软件能自动识别你画的这些线条，加以自动捕捉。它的建模流程简单明了，就是画线成面，而后拉伸成体，这也是建筑或室内场景建模最常用的方法。SketchUp还可以将你自己的制作成果发布到Google Earth上和其他人共享，或者是提交到Google的3D Warehouse（Google的3D模型库）。当然你也能从Warehouse那儿得到想要的素材，以此作为创作的基础。很有趣的是，在2012年Google公司的SketchUp被美国Trimble公司收购了。去年出了个Trimble SketchUp 2013，网评似乎不太好。不知其是否能继续免费。
最近国内出了一款叫做“”的采用草图式的3D建模软件，适用于卡通动漫形象与玩具的设计。但我还没有试用过，不知用户体验如何。另外，日本大学的教授也发布了一些基于草图式的3D建模系统，比如，在其主页上可以下载到。
另外，值得一提的是，基于草图的交互方式在现在正在兴起的Web3D建模领域会有新的广阔空间。Web3D建模在稍后会介绍。
基于照片的3D建模软件
从物体的照片来进行3D模型的构建，是计算机图形学和计算机视觉的一大研究方向，称为基于图像的几何建模(Image based
modeling)。这种技术已逐渐成熟且走向实用阶段，最近有些软件能够让用户拿着普通相机或者手机对着要建模的实物从不同视角拍摄若干照片，然后软件就能根据这些照片自动地生成相应的3D模型。这种基于图片的建模技术提供给了非专业建模人士来构建3D模型的工具。
Autodesk 123D
Autodesk公司最近发布了一套平民级的建模软件Autodesk 123D，用户不需复杂的专业知识，只要为物体从不同的视角拍摄几张照片，该软件就能自动地为其生成3D模型，而且软件是完全免费的。
Autodesk 123D是一款免费的3D CAD 工具，用户可以使用一些简单的图形来设计、创建、编辑三维模型，或者在一个已有的模型上进行修改。
Autodesk 123D Catch是建模软件的重点，用户使用相机或手机来从不同角度拍摄物体、人物或场景，然后上传到云，然后该软件利用云计算的强大计算能力，可将数码照片中几分钟的时间内转换为3D模型，而且还自动带上纹理信息。我们试用过几次，感觉它的使用还是很方便的。但是其生成的3D几何的细节不多，主要是通过纹理信息来表现真实感的。有时软件也会失败，生成的几何是不正确的。
Autodesk 123D Make是将3D模型转换为2D的切割图案，用户可利用硬纸板、木料、金属或塑料等低成本材料将这些图案迅速拼装成实物，从而再现原来的数字化模型。这让用户能够“制造”出所造的3D模型，有点像3D打印的雏形。目前123D Make只有Mac版的。
Autodesk 123D Sculpt是一款运行在iPad上的3D雕刻软件（前面已介绍过），通过绘画的方式在模型上雕刻几何细节。
Pro是一款从高质量的照片来生成3D建模的软件，它可以通过一个真实物体的照片来进行3D建模，并且制作的模型可以在网络上以交互的方式呈现。
PhotoSynth
微软开发了一款产品PhotoSynth，可将大量的照片做3D处理，但是它不是真正创建3D模型，而是根据照片之间的相机参数及空间对应关系，建构一个虚拟的3D场景，使得用户能够在从不同角度和位置来查看该场景，而显示的场景图像是由给定的照片所合成的。其基本原理来自于Siggraph
2006的论文“”及其他相关论文。
注：从多幅不同角度拍摄的照片来重建3D物体，从技术原理上来讲是可行的，但是由于算法的一些步骤，比如图像中物体特征点的检测和匹配，相机参数的估计等，还会出现不太正确的结果，使得重建结果有时不够稳定，甚至不正确。随着技术和计算能力的不断发展，相信这些会逐步得到解决。到时，从照片来重建3D模型的技术可能是最为方便的3D建模技术了，因为人人都有手机，随时都可以拍照上传到云端来构建3D模型。如果有了大数据库的支持，从单张照片来构建3D模型也是可能的，可以参看我们的的论文。
其他3D建模软件
人体建模软件
关于构建人体模型及动画，首推Metacreations公司的Poser软件（俗称“人物造型大师”）和开源的MakeHuman软件。这两款软件都是基于大量人类学形态特征数据，可以快速形成不同年龄段的男女脸部及肢体模型，并对局部体形进行调整。可以轻松快捷地设计人体造型、动作和动画。我读博期间用过Poser构建人体模型来做morphing，还是蛮方便的。
城市建模软件
加拿大Esri公司的CityEngine是三维城市建模的首选软件，可以利用二维数据快速创建三维场景，并能高效的进行规划设计。应用于数字城市、城市规划、轨道交通、管线、建筑、游戏开发和电影制作等领域。另外，CityEngine对ArcGIS的完美支持，使很多已有的基础GIS数据不需转换即可迅速实现三维建模，缩短了三维GIS系统的建设周期。该软件的核心技术是Siggraph 2001的论文“Procedural Modeling of
Cities”及其他相关论文，早期是ETH
Zurich大学的Pascal
Mueller研究小组创办的Procedural公司开发的，后被Esri公司收购。
其他小巧的3D建模软件
下面的这个网页还介绍了一些其他3D建模相关的软件或程序：
这些软件大部分都非常小巧，而且是开源且完全免费的。有很多媒体工作者和艺术家用这些小软件来制作3D作品，其中Blender, K-3D, Art of Illusion, Seamless3d,
Wings3D等软件的使用面稍微广泛些。有兴趣的读者可以到网上找到相关资料去了解和学习，这里不作详细介绍。
网页3D (Web3D)建模工具
最近，出现了一些基于网页(web)开发的3D模型设计软件，即基于WebGL，可以在浏览器中完成3D建模的工具。比如3DTin，TinkerCAD（去年被Autodesk收购）等，它们的界面简单直观，有Chrome等浏览器插件插件，可以在线生成3D模型，直接存在云端，并在社区分享模型。
在互联网的时代，Web3D技术将被越来越被广泛使用，建议大家多关注。
虚拟现实软件和平台
虚拟现实软件本质上不是用于3D建模的，而是用来对生成好的3D模型和场景提供关于视觉、听觉、触觉等虚拟的模拟，让用户如同身历其境一般。相关软件也有很多，这不是本文的重点，只大致提及几个比较常见的。
VirTools和Quest3D
法国VirTools公司的VirTools和美国Act-3D公司的Quest3D都是元老级的虚拟现实制作软件，简单来说，就是工业或游戏用的实时图形渲染引擎，是3D虚拟和互动技术的集成工具。可以让没有程序基础的美术人员利用内置的行为模块快速制作出许多不同用途的3D产品，如网际网络、计算机游戏、多媒体、建筑设计、交互式电视、教育训练、仿真与产品展示等 。网上的学习资料比较多。
Unity3D (U3D)
Technologies开发的Unity3D (U3D)是最近几年冒出来的新秀，是一个全面整合的专业虚拟3D和游戏引擎。它在制作虚拟现实及3D游戏方面上手非常容易，操作简单，互动性好，有强大的地形渲染器。我们的学生使用U3D可以很快地制作一个3D游戏，因此也强烈推荐大家学习使用。
Vega是MultiGen-Paradigm公司开发的用于实时视觉模拟和虚拟现实应用的开发引擎，提供很多的C/C++语言的应用程序接口API，结合其应用程序的图形用户GUI界面软件LynX，可以迅速创建各种实时交互的3D环境。对于开发3D游戏和3D场景漫游的项目非常方便。
OSG (Open Scene Graph)
Scene Graph)是一套开源的基于C++平台的应用程序接口API，能够让开发者快速、便捷地创建高性能、跨平台的交互式图形程序。它将3D场景定义为空间中一系列连续的对象，能够对3D场景进行有效的管理。由于OSG是开源和完全免费的，很多3D应用的软件都选用OSG作为基础架构。几年前，我们与一个公司合作开发的义齿软件就选用OSG作为管理3D数据的框架，使得开发非常方便。
其他的一些用于3D应用程序开发的软件开发包(SDK)或API还有GLUT(OpenGL Utility Toolkit), OpenGL
Performer, CG2 VTree, Quamtum3D Mantis等。有兴趣的读者也可以去了解一下。
注：相比于十年前，由于有了上述开发平台和开发包，现在开发一个看起来还比较cool的3D应用程序或游戏不是那么困难，随着技术的不断发展和3D应用不断渗入到各行各业，相信以后会更加方便。
开源3D网格处理库
PCL (Point Cloud Library)
Point Cloud
Library (PCL)是一个独立的大型跨平台的处理二维/三维图像和点云数据的C++模板库，它基于许多第三方库，比如Boost、Eigen、FLANN、VTK、CUDA、OpenNI、Qhull等，实现了大量点云相关的通用算法和高效数据结构，涉及到点云获取、滤波、分割、配准、检索、特征提取、识别、追踪、曲面重建（包括Poisson重建算法）、可视化等。早期的PCL是由Dr. Radu Bogdan Rusu在德国慕尼黑工业大学读博士期间开发的，目的是要为三维点云数据处理的研究及应用，建立出一个共同的基础架构。另外，PCL利用OpenMP、GPU、CUDA等先进高性能计算技术，通过并行化提高程序实时性。集成了Kinect
Fusion重建算法。有人将其地位比喻为3D的OpenCV，足以可见其对3D的开发和研究的重要性，我们的学生在科研过程中经常用到PCL。
CGAL (Computational Geometry Algorithms
CGAL是一套开源的C++算法库，提供了计算几何相关的数据结构和算法，诸如三角剖分（2D约束三角剖分及二维和三维Delaunay三角剖分），Voronoi图（二维和三维的点，2D加权Voronoi图，分割Voronoi图等），多边形，多面体（布尔运算），网格生成（二维Delaunay网格生成和三维表面和体积网格生成等），几何处理（表面网格简化，细分和参数化等），凸壳算法，搜索结构（近邻搜索，kd树等），插值，形状分析，拟合等。CGAL功能强大，是我们学生做科研的必备程序库之一。
MeshLab是一个开源的处理三角形网格的C++算法库，提供了三角网格的数据结构和算法，诸如曲面重建、编辑、修复、光顺、编辑等算法。MeshLab也是我们学生做科研的必备程序库之一。
其他开源网格处理库
OpenMesh：由德国RWTH Aachen大学的Leif Kobbelt研究小组开发的C++网格处理库
Libigl: 由瑞士Ethz大学的Olga Sorkine研究小组开发的C++网格处理库
Trimesh：有美国Princeton大学的Thomas Funkhouser研究小组开发的C++网格处理库
网格剖分(Delaunay)与生成库
NetGen：平面三角网格生成库
Stellar：空间四面体网格生成库
注：这里列出了几个主要的网格处理的C++代码库，我们的学生在学习和科研的过程中会经常用到它们。当然，网上还有其他的各种算法库，对我们的科研和开发都是非常有用，我们有时也会用到，这里就不再详述。
基于扫描（逆向设计）的3D建模软件
随着深度相机的普及及扫描仪的价格迅速下降，人们采集三维数据变得容易，从采集到的三维点云来重建三维模型的工作在最近几年的Siggraph(Asia)上能常见到，比如我们，等的工作。最近几年产生了许多基于点云数据的建模与处理（或逆向工程和设计）的软件，而且各种扫描设备的生产厂商也会发布相应的点云重建的软件。
(俗称“杰魔”)
包括系列软件Geomagic
Studio、Geomagic
Qualify和Geomagic
Piano。其中Geomagic
Studio是被广泛使用的逆向工程软件，具有下述所有特点：确保完美无缺的多边形和 NURBS
模型处理复杂形状或自由曲面形状时，生产效率比传统 CAD软件提高数倍；可与主要的三维扫描设备和CAD/CAM软件进行集成；能够作为一个独立的应用程序运用于快速制造，或者作为对CAD软件的补充。是我们学生科研的必备软件之一。
RapidForm是韩国INUS公司出品的逆向工程软件，提供了新一代运算模式，可实时将点云数据运算出无接缝的多边形曲面，使它成为
3D扫描数据的最佳化的接口，是很多3D扫描仪的OEM软件。我们购买的Konica Minolta 的激光扫描仪Range 7就是用RapidForm来进行逆向设计。我们SGP 2010的作为目前为止最好的参数化算法之一，被集成到了RapidForm软件中。
ProFactor公司开发的ReconstructMe是一个功能强大且易于使用的三维重建软件，能够使用微软的Kinect或华硕的Xtion进行实时3D场景扫描（核心算法是Kinect Fusion），几分钟就可以完成一张全彩3D场景。我们尝试过，效果还可以。ReconstructMeQt提供了一个实时三维重建利用ReconstructMe
SDK（开源）的图形用户界面。
注：法国ManCTL公司开发的Skanect为Mac平台的第一款3D 扫描软件，也支持者华硕的Xtion或者微软的Kinect进行实时3D 扫描。
Artec公司出品的Artec Eva, Artec Spider等手持式的结构光3D扫描仪，重量轻且易于使用，成为许多3D体验馆扫描物体的首选产品。我试用过Artec Eva后感觉还是需要较多的技巧才能扫描好物体，而且后期需要用软件进行较多的处理，比如数据的去噪、修复、光滑、补洞等。
同时，Artec公司还开发了一款软件Artec Studio，可以和微软的Kinect或华硕的 Xtion以及其他厂商的体感周边外设配合使用，使其成为三维扫描仪。Kinect通过Artec Studio可以完成模型扫描，然后进行后期处理，填补漏洞、清理数据、进行测量、导出数据等。不确定它是否也使用了Kinect
Fusion算法。
PolyWorks是加拿大InnovMetric公司开发的点云处理软件，提供工程和制造业3D测量解决方案，包含点云扫描、尺寸分析与比较、CAD和逆向工程等功能。
注1：全球四大逆向工程软件除了Geomagic
Studio和RapidForm外，还包括ImageWare和CopyCAD，由于后两者我不熟悉，在此就不介绍了，有兴趣的读者可以到网上去找相关资料了解。
注2：微软的Kinect作为快速获取3D数据的传感器，可以作为3D扫描仪来使用，我们曾使用，论文发在2012年的IEEE TVCG期刊。现在有多款软件或者开发库（包括上面介绍的PCL，ReconstrutMe，Artec Studio，Skanect），支持将单台Kinect作为手持式扫描仪来扫描物体，其核心都是Kinect
Fusion算法。
最近，随着人们对3D建模的需求越来越大，出现了许多其他形式的3D建模软件和工具，比如Blokify, 基于块状化3D建模软件，特别适合孩子们制作模型。这些新出现的工具我这里就不一一介绍了，大家可以关注网上的一些科技新闻网站、论坛或博客等。
模型数据浏览与转换软件
上面介绍的大部分的软件或库都支持查看不同格式的模型数据。如果仅仅是浏览或查看现有的模型数据，我个人推荐软件（相当于查看图像的软件），它是一个专门用来查看各种格式的模型文件，包括数据
、、、等，还可以用鼠标交互从不同视角来查看。而且还能查看各种图像文件，包括、、、、、、、、等。当然也能查看带纹理的模型。是我的机器必装软件之一，强烈推荐。另一个我推荐的同类软件是，它除了可以浏览数据外，还可以转换数据格式（最新版本还支持文件），同时它还可以对你的模型进行编辑及添加注释制作动画等，我也强烈推荐。
注：现在有很多数据格式，几乎每个建模软件都会定义自己的数据格式。几种比较公认的数据格式有、、、用于打印的数据格式等。现在有些组织在力推数据的标准。相信随着技术的发展，这些格式都将越来越标准化和统一化。对各种数据格式需要更多了解的，可以到网上找找，比如：
模型渲染软件
本文介绍的各种3D建模软件一般都能渲染3D模型，但要得到更为逼真的真实感渲染效果，还可以使用专门的模型渲染软件，比如、、
、 、等，这里就不详细介绍。一般我们使用进行渲染放在论文中，已经足够漂亮了，读者可以在我们的许多论文中看到利用渲染的结果图。
其他相关的软件
本文以介绍建模的软件和库为主，另外，还有许多跟技术相关的软件和开发包我没有提及，比如图像处理、可视化、处理医学图像、建筑设计、装潢设计及艺术设计等。读者可以根据各自的专业去网上寻找所需要的专业软件。
学习使用建模软件
相比于平面软件，，等，学习软件难度稍大些，需要了解和掌握一些的概念、交互习惯和技巧。因此，想要在短期熟练掌握好一个建模软件，是不太可能的，需要多用、多摸索、多体会。网上有许多教材和视频，您可以跟着去学习。总之，您要多去玩，就能玩熟了。如果您能有个确定的目标来学习软件，比如完成项目或者论文中所需要的效果，您就能掌握得更快！因为，带有确定目标和任务的学习，是最高效的学习。但您如果暂时用不到，暂可不必花太多时间去学习，学了但不去用，也容易忘。只要您学习软件的速度快就可以，而这正是我们对学生的基本要求。J
时代的来临
最近两年3D打印机的兴起，引起人们的极大好奇与广泛关注，同时也有些争论。虽然还不清楚它是否能成为人们生活中不可或缺的一项技术，但不可否认，3D打印技术确实已经给世界带来巨变，已逐渐在某些领域表现出巨大的价值，比如，提高了制造行业的生产力，在医学领域得到了广泛应用（义齿，假肢，器官等），为艺术家提供了有效的创作工具等等。个人认为，3D打印提供给了平民零技能制造的技术，会朝着“私人定制”（个性化需求）的方向发展；随着大量草根参与到3D的设计和制造，3D打印将逐步颠覆人们创造东西的能力。正因人们对3D模型有了巨大的需求，3D打印技术才使得计算机图形学“落地”，这也使得我们这个学科终于在人们生活中体现了巨大的价值。关于3D打印技术将给大规模工业经济带来的巨大冲击以及给我们的生活将带来的巨大变化，这里不展开讨论，我将以后抽空撰文加以详述。
我们再来看一下这几年的一些巨头科技公司的变化，2011年微软公司的Kinect让人们获取3D数据的硬件代价降低了许多，2012年3D打印的兴起造就了两家上市公司Stratasys和3D Systems，2013年苹果公司收购了Kinect的核心技术公司PrimeSense，谷歌公司收购了大名鼎鼎的机器人公司Boston Dynamics，这些都说明，越来越多的高科技企业在快速发展3D科技，3D时代已经来临！
随着人们对3D技术有了越来越多的需求，本文所介绍的3D建模工具将会发挥出更为巨大的价值。随着科学和技术的发展，云计算与物联网的进一步发展，将会出现越来越便利的3D建模工具，比如Autodesk 123D正在将3D技术从专业变成非专业，人们接触3D技术的门槛将越来越低，创造的3D模型越来越丰富。我坚信，日后3D技术将“飞入寻常百姓家”，会越来越平民化，且成为人们生活中重要的一部分。
当然，当前人们对3D技术的了解还远远不够，大部分的人对3D技术仍然很陌生。另一个我个人看好的市场就是3D教育与培训，普及3D技术与培养3D技术人才已时不我待。
另外，现在也开始有了一些3D模型共享的网站在运营，能够提供给全世界的用户下载、上传、分享3D数据；类似于十多年随着Internet发展而产生的图像共享网站，这些3D数据共享网站也将在不久的未来产生巨大的价值，3D模型数据也将逐步进入“大数据时代”。
我们很庆幸成为3D科技新时代的弄潮儿，有很多的机会和挑战在等待着我们！让我们一起努力！J
祝您健康、快乐、成功！
中国科技大学，图形与几何计算实验室
个人主页：
以上网友发言只代表其个人观点，不代表新浪网的观点或立场。