基于ug的逆向工程研究與展望

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1、基于UG的逆向工程研究與展望發(fā)布：2009-7-78:04:47來源:模具網(wǎng)編輯：佚名在產(chǎn)品的開發(fā)及制造過程中，幾何造型技術(shù)已使用得相當(dāng)廣泛。但是，由于種種原因，仍有許多產(chǎn)品并非由CAD模型描述，設(shè)計(jì)和制造者面對(duì)的是實(shí)物樣件。為了適應(yīng)先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展，需要通過一定途徑，將這些實(shí)物轉(zhuǎn)化為CAD模型，使之能利用CAD、CAM等先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行處理。目前，將實(shí)物轉(zhuǎn)變?yōu)镃AD模型相關(guān)的數(shù)字化技術(shù)、幾何模型重建技術(shù)和產(chǎn)品制造技術(shù)的總稱，稱為“逆向工程”。由于逆向工程的實(shí)施能在很短的時(shí)間內(nèi)準(zhǔn)確、可靠地復(fù)制實(shí)物樣件，因此逆向工程成為當(dāng)前制造技

2、術(shù)的熱點(diǎn)之一。利用一些非專用逆向設(shè)計(jì)軟件(如：UG、Pro/ENGlNEER等)結(jié)合擺應(yīng)的測(cè)繪手段進(jìn)行逆向造型是現(xiàn)階段逆向工程的實(shí)現(xiàn)方法。1逆向造型的過程逆向工程的設(shè)計(jì)流程如圖1所示。圖1逆向工程的流程我們?cè)谠O(shè)計(jì)、生產(chǎn)過程中，出于產(chǎn)品開發(fā)需要，利用UG軟件進(jìn)行零件的反求，在較為復(fù)雜的零件的逆向造型設(shè)計(jì)中取得了較好的應(yīng)用效果。測(cè)量設(shè)備是意大利C00RD3公司的三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，可以用來測(cè)量特征的空間坐標(biāo)，掃描投影面、空間曲面以及輪廓線。此設(shè)備獲得的點(diǎn)數(shù)據(jù)可通過UG軟件進(jìn)行處理，而且比較方便。UG的逆向造型遵循點(diǎn)-線-面-體的一般原則

3、。1.1實(shí)物的全面分析實(shí)物的種類有很多，形狀姿態(tài)各異，必須先將實(shí)物樣件進(jìn)行仔細(xì)的分析研究，制定幾種測(cè)量方案。實(shí)物一般有旋轉(zhuǎn)面、空間任意曲面、階梯面等，在復(fù)制過程中，空間任意曲面一般比較常見，也是比較有代表性的一種曲面，但取點(diǎn)較為困難，曲率變化很難掌握，這就要求測(cè)量人員必須根據(jù)實(shí)際情況分析制定一種比較合理又利于后續(xù)擬合工作的方案。1.2數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集所用到的測(cè)量設(shè)備和方法多種多樣，其原理也各不裰同。各穗測(cè)量方法的具體分類如圖2所示。以接觸式使用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)為例進(jìn)行詳細(xì)說明。在進(jìn)行點(diǎn)數(shù)據(jù)的收集時(shí)，根據(jù)測(cè)量方案編制程序。一般原則是

4、在曲率變化比較大的地方打點(diǎn)要密集一些，平滑的地方則可以稀少一些。首先應(yīng)定義坐標(biāo)系、掃描投影面以及掃描的網(wǎng)格大小(行距和列距的大小)，還應(yīng)定義采點(diǎn)精度，這直接影響構(gòu)造CAD模型的精度。在采集完成之后數(shù)據(jù)文件被存入文本文件，適合改寫戒各種設(shè)計(jì)軟件的輸入文件。對(duì)于整個(gè)曲面的測(cè)量，一般應(yīng)在開始定義一個(gè)邊界，邊界曲線穿過一條直線時(shí)不應(yīng)有多于2個(gè)的交點(diǎn)，否則邊界無效或者交叉處將被自動(dòng)忽略。對(duì)于單個(gè)曲線的測(cè)量，除上述坐標(biāo)系、投影面等，一般只需限制兩點(diǎn)之聞的距離，并給出起始點(diǎn)、結(jié)束點(diǎn)以及采點(diǎn)方向。圖3為一輪廓曲線的逆向?qū)嶓w。圖2逆向工程數(shù)據(jù)采

5、集方法分類圖3輪廓曲線逆向?qū)嶓w2數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理是逆向工程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它的結(jié)果將直接影響后期模型重建的質(zhì)量。數(shù)據(jù)處理的目的：一是除去模型中冗余的數(shù)據(jù)點(diǎn)，最好只留下恰好夠重構(gòu)出CAD模型的數(shù)據(jù)量；二是對(duì)噪聲點(diǎn)進(jìn)行過濾。具體處理內(nèi)容包括補(bǔ)償點(diǎn)產(chǎn)生、噪聲點(diǎn)刪除、數(shù)據(jù)點(diǎn)精化、數(shù)據(jù)點(diǎn)加密、坐標(biāo)變換、數(shù)據(jù)的格式轉(zhuǎn)換穩(wěn)數(shù)據(jù)輸出。通常這個(gè)工作在UG軟件中完成。3模型重建a.連接曲線曲線連接應(yīng)盡量做到誤差最小并且光順。如果是曲面數(shù)據(jù)曲線應(yīng)分層連接，每層必須有一相同的坐標(biāo)值，層與層之間哪一相同坐標(biāo)值根據(jù)給出的取點(diǎn)間距等數(shù)值變化。曲線的連線要做到

6、有的放矢，根據(jù)實(shí)物的形狀、特征大致確定構(gòu)面方法，從而確定需要連哪些線條，不必連哪些線條。連線最常用的是樣條線，對(duì)有圓角、倒角、翻邊的地方如無特殊要求可先忽略，做成直角，做完曲面后再處理。b.曲線調(diào)整因測(cè)量有誤差及實(shí)物表面的劃傷和缺陷等原因，連成的樣條線的曲率半徑變化往往存在突變，對(duì)以后的構(gòu)面的光順性有影響。因此曲線必須經(jīng)過調(diào)整，使其光順。調(diào)整曲線時(shí)可使用UG軟件的相關(guān)命令，也可使用增加、刪除個(gè)別點(diǎn)的辦法使曲線光順。但必須注意的是，無論用什么方法調(diào)整曲線都會(huì)產(chǎn)生偏差，調(diào)整次數(shù)越多，累積誤差越大。誤差允許值視樣件的具體要求決定。c

7、.曲面重構(gòu)。曲面的合成在UG中有多種方法，曲線順序合成曲面時(shí)，并不是能一次成功的，往往要經(jīng)過多次調(diào)整修改。曲面有凸起、折痕，甚至曲面無法合成等問題經(jīng)常碰到，這就要求設(shè)計(jì)人員不僅要熟練掌握UG的造型功熊，還應(yīng)會(huì)分析原因。合成曲面時(shí)多用切面來解決曲率變化大的地方的折痕問題。通過做出兩面之間的曲面使兩個(gè)曲面光順。在構(gòu)建曲面的過程中，有時(shí)還要再加一些線條，用于構(gòu)面。連線和構(gòu)面經(jīng)常要交替進(jìn)行。曲面建成后，要檢查曲面的誤差，對(duì)外觀要求較高的曲面還要檢查表面的光順度。構(gòu)面還要注意簡(jiǎn)潔。面要盡量做得大，張數(shù)少，不要太碎，這樣有利于后面增加一些

8、圓角、斜度、倒角、翻邊等特征，而且也有利于下一步編程加工。COORD3公司的三坐標(biāo)測(cè)量視可以通過數(shù)模測(cè)量工件，完成曲面的構(gòu)造后，將曲面模型輸入到測(cè)量機(jī)中反測(cè)，可獲得實(shí)物的曲面精度誤差，反過來即可看作是模型的構(gòu)建精度，以此衡量曲面與實(shí)物相似精度的高低。d.實(shí)體構(gòu)造當(dāng)外表面完成后