逆向工程技術(shù)的曲面零件設(shè)計論文
摘要：本文基于逆向工程技術(shù)對卡扣產(chǎn)品設(shè)計進行了研究，首先采用LSH800線激光掃描測量儀對卡扣進行了點云數(shù)據(jù)采集，然后利用Imageware軟件對點云進行簡化處理并對點云進行多邊形網(wǎng)格著色處理，在此基礎(chǔ)上，基于曲面造型工具對零件的四個部分分別進行曲面擬合和裁剪得到卡扣曲面造型。誤差評估表明最大誤差為0.108mm，滿足產(chǎn)品設(shè)計需求。
關(guān)鍵詞：逆向工程；關(guān)鍵技術(shù)；實現(xiàn)步驟；Imageware
1前言
逆向工程技術(shù)（ReverseEngineering）又稱反求工程技術(shù)，是一種在沒有產(chǎn)品原始設(shè)計資料和CAD模型的情況下，只通過對實物模型進行三維數(shù)字化處理，獲得產(chǎn)品的幾何模型，再利用CAD、CAM、PDM及CAE等先進技術(shù)，最終進行產(chǎn)品的制造。在逆向工程中，還可以對產(chǎn)品進行深入的分析與研究，實現(xiàn)產(chǎn)品的優(yōu)化和改進的技術(shù).隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，逆向工程以其明顯的優(yōu)勢受到越來越多企業(yè)的青睞，已被廣泛應(yīng)用于汽車、模具、船舶、醫(yī)學(xué)、航天等領(lǐng)域，實現(xiàn)了實物的CAD模型重構(gòu)，吸收和消化產(chǎn)品制造過程中的先進思想和技術(shù)[1]。逆向工程技術(shù)不僅能夠制造出更加出色的產(chǎn)品，還能縮短產(chǎn)品制造周期，提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率，適應(yīng)現(xiàn)代產(chǎn)品制造技術(shù)的發(fā)展趨勢。
2逆向工程的實現(xiàn)步驟
�。�1）逆向工程首先運用先進的測量設(shè)備對實物進行測量，得到實物的點云模型。（2）點云的處理：主要進行點云的過濾、光順、簡化、拼合，定位等操作。（3）曲線的處理：通過檢查曲線與點的精度，對曲線做修改處理。（4）曲面的處理：通過檢測構(gòu)建曲面與點云的精確度和光順性，進行曲面的修改處理。（5）質(zhì)量評估：綜合分析重構(gòu)模型與實物模型之間的誤差。
3卡扣曲面模型設(shè)計
逆向工程是一個有機整體，各個部分相互配合才能實現(xiàn)產(chǎn)品的再加工制造。本文選用Imageware軟件完成產(chǎn)品模型的重構(gòu)，由于該軟件集點云數(shù)據(jù)處理、曲線曲面造型及模型評估等多功能于一體，不僅能夠得到品質(zhì)優(yōu)良的曲面，還能評估出所建模型的數(shù)據(jù)誤差。
3.1點云數(shù)據(jù)采集
采用LSH800線激光掃描測量儀進行卡扣產(chǎn)品的掃描，該激光掃描測量儀是一種高性能的三維數(shù)字化處理設(shè)備，具有高精度、高效率的特點.
3.2點云處理
點云處理效果將直接影響后期曲面模型的建立。逆向工程得到的點云可能受到零件測量設(shè)備、測量方法、光線、零件的表面質(zhì)量等一些因素的影響，得到一些雜點、誤差點，這些噪聲點可以達到整個點云的0.1%～5％，甚至使擬合曲面發(fā)生嚴重變形，以致于無法擬合。因此，需要對這些噪聲點進行清除、過濾、光滑、取樣、簡化、遺失點補齊等處理，甚至還要對點云做定位，對稱基準重建等工作，以保證重構(gòu)曲面的精度，這也是點云處理的第一步[2,3]。為了后續(xù)處理簡單，運行速度快，再利用Imageware軟件中的精簡工具對點云進行簡化。為了便于觀察產(chǎn)品的外部特征，進一步對點云進行多邊形網(wǎng)格著色處理，
3.3曲面造型
在進行產(chǎn)品曲面構(gòu)造時，通常先將復(fù)雜曲面分為基本曲面和連接曲面，再合理布置各曲面的生成順序及生成方式。為了方便模型的構(gòu)建，劃分曲面的時候要遵循兩個基本原則：（1）劃分的'曲面盡量簡單；（2）劃分的曲面數(shù)量盡量少。其中，基本平面是直接建立的平面，不需要圖形邊界的約束。主要起著模型表面特征描述的作用，但是其尺寸、精度和光滑性需要再進一步的修改。連接曲面主要通過倒角法和直接建模法進行構(gòu)建，倒角法需要借助兩連接曲面的交線進行等半徑或者變半徑倒角，通過改變半徑的大小進行曲面形狀的調(diào)整，通過控制曲面交線的光順性來保證曲面的質(zhì)量[4]。在點云和網(wǎng)絡(luò)模型的基礎(chǔ)上利用曲面造型工具對零件的四個部分分別進行曲面擬合.
3.4誤差檢驗
在Imageware軟件中，對最終的造型結(jié)果與點云進行對比。由圖可以看出誤差最大為0.108mm，明顯小于產(chǎn)品最大允許誤差0.5mm，能夠滿足產(chǎn)品設(shè)計需求。
4結(jié)論
在沒有零件圖紙和原始設(shè)計資料的情況下，基于逆向工程技術(shù)完成了卡扣產(chǎn)品點云數(shù)據(jù)采集、點云處理、曲面造型以及誤差檢驗，最終的誤差評估結(jié)果表明所設(shè)計的產(chǎn)品造型滿足卡扣設(shè)計誤差要求，實現(xiàn)了曲面模型和原始零件的統(tǒng)一。逆向工程技術(shù)不僅僅停留在對原產(chǎn)品的消化、吸收上，還能對原產(chǎn)品進行再設(shè)計，提高產(chǎn)品的性能，降低產(chǎn)品在整個生產(chǎn)設(shè)計中所需的人力和物力，降低開發(fā)周期、提高社會競爭力，這也是今后開展的主要工作方向。
參考文獻：
[1]馬漢偉.淺析逆向工程技術(shù)及其在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備,2009,(5):24-25.
[2]金濤.逆向工程技術(shù)[M].機械工業(yè)出版社,2003.
[3]唐立山.零件設(shè)計中的逆向工程研究[J].工具技術(shù),2010,44(5):74-77.
[4]VéronP,LéonJC.Staticpolyhedronsimplificationusingerrormeasurements[J].Computer-AidedDesign,1997,29(4):287-298.
【逆向工程技術(shù)的曲面零件設(shè)計論文】相關(guān)文章：
工業(yè)設(shè)計中的逆向工程技術(shù)論文11-16
逆向工程技術(shù)在車門設(shè)計中的運用論文10-31
逆向工程技術(shù)在公路設(shè)計領(lǐng)域的應(yīng)用論文摘要11-19
零件編程工程技術(shù)論文11-21
逆向物流操作指南論文06-02
可變軸曲面輪廓銑在異型薄壁零件加工中的應(yīng)用10-03
UG曲面造型設(shè)計的思路 -工程01-01