復(fù)雜曲面PROE環(huán)境下的逆向工程

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1、復(fù)雜曲面PROE環(huán)境下的逆向工程［摘要］本文研究了逆向工程的關(guān)鍵技術(shù)，并應(yīng)用于復(fù)雜曲面的模型重建。逆向工程的關(guān)鍵技術(shù)包括：數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)處理和模型重建。通過對數(shù)據(jù)處理方法進行研究，得到數(shù)據(jù)處理的一般流程。根據(jù)復(fù)雜曲面的特點，采用逆向工程方法完成模型重建工作。采用serein激光掃描儀高效率、高精度地完成復(fù)雜曲面的數(shù)據(jù)獲取工作。應(yīng)用imageware和Pr（）/E軟件完成曲而的數(shù)據(jù)處理工作，獲得完整、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)以方便后續(xù)模型重建工作的進行。運用Pro/E軟件中小平面特征和重新造型的方法，重復(fù)利用軟件優(yōu)勢，完成曲而模型的重構(gòu)工作。研究表

2、明，采用逆向工程的方法完成曲面模型，可以獲得較高的模型質(zhì)量，提高效率，是一種行之有效的方法,具有重要的實際意義和較高的應(yīng)用價值。［關(guān)鍵詞］逆向工程；小平而特征；重新造型；imageware;Pro/E1?1?引言逆向T程（ReverseEngineering）也稱反求工程，是相對正向設(shè)計而定義的一種設(shè)計方法，是從實物模型到電子模型或理論概念的一個反向推理、挖掘、優(yōu)化的系統(tǒng)過程,在國內(nèi)外各個領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。它的意義不僅僅在于消化吸收并改進國內(nèi)外的先進技術(shù)，更體現(xiàn)在逆向反求的過程屮接納先進的設(shè)計思想和制造理念，進而實現(xiàn)理論和思想上的創(chuàng)新

3、，這對丁我國科技進步和制造業(yè)的發(fā)展具冇十分重耍的意義。Pro/ENGINEER是美國PTC公司于1988年開發(fā)岀的參數(shù)化建模軟件系統(tǒng)，它廣泛應(yīng)用于機械、電子航天、模具、工業(yè)設(shè)計、汽車和玩具等行業(yè)。其所提供的獨立兒何、小平而特征和重新造型等模塊都可完成逆向反求工作。1?2?逆向工程特點和過程在瞬息萬變的產(chǎn)詁市場屮，能否快速地生產(chǎn)出合乎市場要求的產(chǎn)品就成為企業(yè)成敗的關(guān)鍵。由于各種原因往往我們都會遇到只有一個實物樣品或手工模型，沒有圖紙或CAD數(shù)據(jù)檔案，有時，甚至可能連一張可以參考的圖紙也不存在，沒法得到準(zhǔn)確的尺寸,這就為我們在后續(xù)的工作

4、屮采用先進的設(shè)計手段和先進的制造技術(shù)帶來了很大的障礙。但是逆向工程技術(shù)很好的解決了這一問題。隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，三維的兒何造型技術(shù)已被制造業(yè)廣泛應(yīng)用于產(chǎn)品及工模具的設(shè)計、方案評審、自動化加工制造及管理維護各個方面。通過各種測量手段及三維兒何建模方法，將原有實物（產(chǎn)品原型或油泥模型）轉(zhuǎn)化為計算機上的三維數(shù)字模型,在CAD領(lǐng)域，這就是所謂的逆向工程。傳統(tǒng)的復(fù)制方法是用立體雕刻機或液壓三次元靠模銃床制作出一比一?成等比例的模具，再進行量產(chǎn)。這種方法屬于類比式(Analogtype)復(fù)制，無法建立工件尺寸圖檔,也無法做任何的外形修改。

5、這為后續(xù)的改進設(shè)計造成很大程度上的麻煩。傳統(tǒng)的復(fù)制方法時間長而效果不佳，已漸漸為新型數(shù)字化的逆向工程系統(tǒng)所取代。逆向工程系統(tǒng)就專門為制造業(yè)提供了一個全新、高效的三維制造路線。并給出一個一體化的解決方案：樣品一數(shù)據(jù)一產(chǎn)品。逆向工程通常是以專案方式執(zhí)行模型的仿制工作。往往制作的產(chǎn)品沒有原始設(shè)計圖檔，而是委托單位交付一件樣品或模型，如木鞋模、高爾夫球頭、玩具、電氣外殼結(jié)構(gòu)等，由制作單位復(fù)制(Copy)岀來。因為冇長期專門從事逆行工作的專業(yè)技術(shù)人員，所以工作效率很高。逆向工程是由高速三維激光掃描機對已有的樣品或模型進行準(zhǔn)確、高速的掃描，得到

6、其三維輪廓數(shù)據(jù)，配合逆向軟件進行曲向重構(gòu)，并對重構(gòu)的曲而進行在線精度分析、評價構(gòu)造效果，最終生成IGES或STL數(shù)據(jù)，據(jù)此就能進行快速成型或CNC數(shù)控加工。逆向工程應(yīng)用領(lǐng)域相當(dāng)廣泛，有軍工、模具制造業(yè)、玩具業(yè)、游戲業(yè)、電了業(yè)、鞋業(yè)、高爾夫球業(yè)、藝術(shù)業(yè)、醫(yī)學(xué)工程及產(chǎn)品造型設(shè)計等方而。逆向工程建模的一般流程圖I模型曲面分析確定掃描方案

7、的技術(shù)原理、早期發(fā)展和特點功能1.3.1?快速成型原理企業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略已經(jīng)從60年代“如何做的更多”、70年代“如何做的更便宜”、80年代“如何做的更好”發(fā)展到90年代的“如何做的更快”。快速成型(也稱快速原型)制造技術(shù)(RapidPrototyping&Manufacturing,RP&M)就是在這種背景下逐步形成并得以發(fā)展的?？焖俪尚蛯⒂嬎銠C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)動和新材料等先進技術(shù)集成-?體。依據(jù)計算機上構(gòu)成的工件三維設(shè)計模型(圖1.2(a)),對其進行分層切片，

8、得到各層截面的二維輪廓(圖1.2(b))o按照這些輪廓，成形裝置選擇性地固化-層層的液態(tài)樹脂(或切割-層層的紙，燒結(jié)-層層的粉末材料，噴涂-層層的熱熔材料或粘結(jié)劑等)，形成各個截面輪廓(圖1.2(c))并逐步順序疊加成三維工件(圖1.