UG軟件在逆向工程中的應(yīng)用

1、UG軟件在逆向工程中的應(yīng)用介紹了在逆向工程中如何用UG做逆向設(shè)計(jì)。一般是先輸入測得的數(shù)據(jù)點(diǎn)云，根據(jù)數(shù)據(jù)點(diǎn)連線，然后構(gòu)建曲面。最后又介紹了把片體構(gòu)造為實(shí)體的過程和方法。一、前言 傳統(tǒng)的的產(chǎn)品設(shè)計(jì)一一般都是“從無到有”的過程，設(shè)設(shè)計(jì)人員首先先構(gòu)思產(chǎn)品的的外形、性能能以及大致的的技術(shù)參數(shù)等等，再利用CCAD建立產(chǎn)產(chǎn)品的三維數(shù)數(shù)字化模型，最最終將模型轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)入制造流程程，完成產(chǎn)品品的整個(gè)設(shè)計(jì)計(jì)制造周期，這這樣的過程可可稱為“正向設(shè)計(jì)”。而逆向工工程則是一個(gè)個(gè)“從有到無”的過程，就就是根據(jù)已有有的產(chǎn)品模型型，反向推出出產(chǎn)品的設(shè)計(jì)計(jì)數(shù)據(jù)，包括括設(shè)計(jì)圖紙和和數(shù)字模型。 逆向工工程的專業(yè)軟軟件有Surrfacer

2、r、ICEMM、CopyyCAD和RRapidFForm等，這這些軟件非常常適合處理大大量掃描的點(diǎn)點(diǎn)云數(shù)據(jù)。例例如，對一個(gè)個(gè)小車的外型型進(jìn)行激光掃掃描，大約可可以得到300萬個(gè)測量點(diǎn)點(diǎn)，通過專業(yè)業(yè)的Surffacer軟軟件建構(gòu)而得得到數(shù)字模型型，達(dá)到了預(yù)預(yù)期的效果。同同時(shí)，我們也也對UG在逆逆向工程中的的應(yīng)用進(jìn)行了了探索，在過過程中得到了了一些經(jīng)驗(yàn)，下下面詳細(xì)介紹紹如下。二、數(shù)據(jù)點(diǎn)的輸輸入 用UGG軟件做逆向向工程，使用用的測量設(shè)備備大多都是接接觸式手動(dòng)三三坐標(biāo)劃線機(jī)機(jī)，主要針對對剖面、輪廓廓和特征線進(jìn)進(jìn)行測量，測測量的數(shù)據(jù)點(diǎn)點(diǎn)不是很多，UUG處理起來來也比較容易易。 但是本本文的車模型型用激

3、光掃描描測到的數(shù)據(jù)據(jù)點(diǎn)多達(dá)300萬個(gè)，這么么多的數(shù)據(jù)點(diǎn)點(diǎn)輸入U(xiǎn)G是是很困難的，因因此我們在SSurfaccer軟件里里對點(diǎn)云數(shù)據(jù)據(jù)進(jìn)行了除噪噪、稀疏等預(yù)預(yù)處理。而為為了準(zhǔn)確地保保持原來的特特征點(diǎn)和輪廓廓點(diǎn)，我們大大體構(gòu)造了輪輪廓線和特征征線，和點(diǎn)云云數(shù)據(jù)一起導(dǎo)導(dǎo)入U(xiǎn)G中，如如圖1所示。圖1 輸入數(shù)數(shù)據(jù)三、通過點(diǎn)構(gòu)造造曲線 1.在在連線過程中中，一般是先先連特征線點(diǎn)點(diǎn)，后連剖面面點(diǎn)。在連線線前應(yīng)有合理理的規(guī)劃，根根據(jù)此車的形形狀和特征確確定如何分面面，以便確定定哪些點(diǎn)應(yīng)該該連接，并對對以后的構(gòu)面面方法做到心心中有數(shù)，連連線的誤差一一般控制在00.4mm以以下。 2.常常用到的是直直線、圓弧和和樣

4、條線（ssplinee），其中最最常用的是樣樣條線。一般般選用“throuugh pooint” 方式，階次次最好為3階階，因?yàn)殡A次次越高，柔軟軟性越差，即即變形困難，且且后續(xù)處理速速度慢，數(shù)據(jù)據(jù)交換困難。 3.因因測量時(shí)有誤誤差以及模型型外表面不光光滑等原因，連連成的樣條線線不光順時(shí)還還需要進(jìn)行調(diào)調(diào)整，否則構(gòu)構(gòu)造出的曲面面也不光滑。調(diào)調(diào)整時(shí)常用的的一種方法是是Edit Splinne，一般常常用Editt pole選選項(xiàng)，包括移移動(dòng)、添加控控制點(diǎn)以及控控制極點(diǎn)沿某某個(gè)方向移動(dòng)動(dòng)，方便對樣樣條進(jìn)行編輯輯，此外，曲曲線的斷開（ddividee）、橋接（bbridgee）和光順曲曲線（Smooot

5、h splinne）也經(jīng)常常用到。 總之，在在生成面之前前需要做大量量的調(diào)線工作作，調(diào)線時(shí)可可以使用曲率率梳對其進(jìn)行行分析，以保保證曲線的質(zhì)質(zhì)量，如圖22所示。圖2 構(gòu)造的的曲線四、構(gòu)造曲面 因?yàn)檐囓嚿硪笥辛髁鲿车耐庑巍⒐夤忭樀耐獗砻婷?，因此在?gòu)構(gòu)造曲面的時(shí)時(shí)候，要分成成若干曲面進(jìn)進(jìn)行，尤其要要保證面和面面之間能夠相相切連續(xù)或曲曲率連續(xù)，這這樣才能形成成一個(gè)沒有接接痕的曲面。另另外，構(gòu)造曲曲面時(shí)，還要要根據(jù)具體情情況選擇合適適的構(gòu)造方法法。 1.構(gòu)構(gòu)造曲面的方方法 (1)最常用的構(gòu)構(gòu)造方法是TThoughh Curvve Messh，不僅可可以保證曲面面邊界曲率的的連續(xù)性，還還可以控制四四周

6、邊界曲率率（相切），而而Thouggh curvees只能保證證兩邊曲率。 (2)使用較多的的還有nxnn命令，可以以動(dòng)態(tài)顯示正正在創(chuàng)建的曲曲面，還可以以隨時(shí)增、減減定義曲線串串，而曲面也也將隨之改變變。同樣，還還可以保持與與相鄰面的GG0、G1以以及G2連續(xù)續(xù)。 (3)在構(gòu)造曲面面時(shí)，經(jīng)常會(huì)會(huì)遇到三邊曲曲面和五邊曲曲面。一般做做條曲線，把把三邊曲面轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為四邊曲曲面，或?qū)⑦呥吔缇€延伸，把把五邊曲面轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化成四邊曲曲面，用以重重構(gòu)曲面。其其中，在曲面面上，做樣條條線（currve on suurfacee）和修剪（ttrim）是是常用到的兩兩個(gè)命令，如如圖3所示。圖3 構(gòu)建建的三角面 (4)構(gòu)造

7、完外表表面，要進(jìn)行行鏡像處理。在在曲面的中心心處常會(huì)出現(xiàn)現(xiàn)凸起，顯得得曲面不光順順，一般都是是把曲面的中中心處剪切掉掉，然后通過過橋接使之平平滑。 (5)構(gòu)造曲面時(shí)時(shí)，兩個(gè)面之之間往往有“折痕”，曲面很不不光順，主要要是因?yàn)閮蓚€(gè)個(gè)面相切不連連續(xù)造成的。解解決這個(gè)問題題，可以通過過Thouggh currve mesh 設(shè)置邊界相相切連續(xù)選項(xiàng)項(xiàng)，還可以在在構(gòu)造曲面后后選擇mattch edge（NNX3）選項(xiàng)項(xiàng)，可以使兩兩個(gè)曲面的邊邊界相匹配，從從而使曲率連連續(xù)。另外，即即使兩個(gè)曲面面不相接，mmatch edge命命令也可以將將一個(gè)曲面的的邊界自動(dòng)延延伸并重合至至另一個(gè)曲面面的邊界。 (6)在

8、構(gòu)造單張張且較為平坦坦的曲面時(shí)，直直接用點(diǎn)云構(gòu)構(gòu)面（froom poiint cloudd）將會(huì)更方方便、更準(zhǔn)確確。有時(shí)面之之間的空隙需需要橋接（BBridgee），以保證證曲面光滑過過渡。當(dāng)曲面面求交時(shí)，進(jìn)進(jìn)行圓角處理理也會(huì)使兩曲曲面圓滑過渡渡。 2.構(gòu)構(gòu)造曲面應(yīng)注注意的幾個(gè)問問題 (1)構(gòu)面最關(guān)鍵鍵的是抓住樣樣件特征，還還需要簡潔，曲曲面面積盡量量大，而張數(shù)數(shù)不要太多。另另外，還要合合理分面以提提高建模效率率。 (2)在構(gòu)建曲面面過程中，有有時(shí)需要再加加連一些線條條，以便構(gòu)造造曲面，連線線和構(gòu)面需要要經(jīng)常交替進(jìn)進(jìn)行。曲面建建成后，要檢檢查曲面的誤誤差，一般測測量點(diǎn)到面的的誤差，誤差差不要超

9、過11mm。 (3)構(gòu)造曲面階階次要盡量小小，一般推薦薦為3階。因因?yàn)?，高階次次的片體使其其與其他CAAD系統(tǒng)間成成功交換數(shù)據(jù)據(jù)的可能性減減少，其他CCAD系統(tǒng)也也可能不支持持高階次的曲曲面。階次高高，則片體比比較“剛硬”，曲面偏離離極點(diǎn)較遠(yuǎn)，在在極點(diǎn)編輯曲曲面時(shí)很不方方便。另外，階階次低還有利利于增加一些些圓角、斜度度和增厚等特特征，有利于于下一步編程程加工，提高高后續(xù)生成數(shù)數(shù)控加工刀軌軌的速度。五、構(gòu)造實(shí)體 構(gòu)建完完外表面后，需需要構(gòu)建實(shí)體體數(shù)字模型。如如果模型較簡簡單且曲率變變化不大時(shí)，把把它們縫合成成一個(gè)整體，再再使用增厚指指令就可建立立實(shí)體，但在在大多數(shù)情況況下卻不可能能實(shí)現(xiàn)，對本本

10、文中的模型型更是如此。 如果把把外表面縫合合成一個(gè)整體體，再把車底底補(bǔ)面成為一一個(gè)封閉的片片體，從而成成為一個(gè)實(shí)體體，但由于車車底部曲面的的曲率變化比比較大，往往往實(shí)現(xiàn)不了抽抽殼命令。因因此，首先需需要先偏置外外表面的各個(gè)個(gè)片體，再構(gòu)構(gòu)建出內(nèi)、外外表面的橫截截面，最后把把做出的橫截截面和內(nèi)、外外表面縫合起起來，使之成成為封閉的片片體，從而自自動(dòng)轉(zhuǎn)化為實(shí)實(shí)體，此過程程一般包括以以下四個(gè)方面面。 1.曲曲面的偏值 用Offfset指指令同時(shí)選多多個(gè)面或全選選以提高效率率。小車外表表面各個(gè)片體體偏值的情況況，如圖4所所示。圖4 曲面的的偏值 圖4中中的箭頭表示示偏值的方向向，如果箭頭頭反向，只要要輸

11、入負(fù)值即即可。 不是任任何曲面都能能夠?qū)崿F(xiàn)偏值值，不能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)偏值一般有有以下幾種原原因： (11)由于曲面面本身曲率太太大，基本曲曲面有法線突突變的情況； (2)偏值距離太太大而造成偏偏值后自相交交，導(dǎo)致偏值值失?。ū疚奈闹邪研≤嚻w統(tǒng)一偏值值2毫米）； (3)被偏值曲面面的品質(zhì)不好好，局部有波波紋，只能修修改好曲面后后再進(jìn)行偏值值； (44)還有一些些曲面看起來來很好，但就就是不能偏值值，遇到這種種情況可用EExtracct Geoometryy轉(zhuǎn)化成B 曲面后再進(jìn)進(jìn)行偏值。 以上四四種情況在構(gòu)構(gòu)造曲面時(shí)都都可能遇到，要要學(xué)會(huì)分析其其原因。 2.曲曲面的縫合 偏值后后的曲面還需需要裁剪或者

12、者補(bǔ)面，用各各種曲面編輯輯手段構(gòu)建內(nèi)內(nèi)表面，然后后縫合內(nèi)表面面和外表面。縫縫合時(shí)，經(jīng)常常會(huì)縫合失敗敗，一般有下下列幾種可能能。 (1)縫合時(shí)，縫縫合的偏體太太多。應(yīng)該每每次只縫合少少數(shù)幾個(gè)片體體，需要多次次縫合。 (2)縫合公差小小于兩個(gè)被縫縫合曲面相鄰鄰邊之間的距距離。遇到此此類問題，一一般是加大縫縫合公差后，再再進(jìn)行縫合。 (3)兩個(gè)表面延延伸后不能交交匯，邊緣形形狀不匹配。如如果片體不是是B曲面，則則需要先將片片體轉(zhuǎn)化為BB曲面，使之之與對應(yīng)的另另一片體的邊邊匹配，再進(jìn)進(jìn)行縫合。 (4)邊緣上有難難以察覺的微微小畸形或其其他幾何缺陷陷?？删植糠欧糯?，進(jìn)行表表面分析檢查查幾何缺陷，如如果確

13、實(shí)存在在幾何缺陷，則則修改或重建建片體后重新新縫合。 3.縫縫合的有效性性 最后需需要注意的是是，雖然執(zhí)行行了縫合命令令，計(jì)算機(jī)也也沒有給出錯(cuò)錯(cuò)誤提示，看看似縫合成功功，其實(shí)未必必。有的片體體在縫合完成成后，放大時(shí)時(shí)會(huì)看到有亮亮顯點(diǎn)或亮顯顯線，甚至還還有空隙。因因此，在縫合合完成后，一一定要立即檢檢查縫合的有有效性。若在在縫合線上出出現(xiàn)了亮顯點(diǎn)點(diǎn)或亮顯線，就就意味著此部部位沒有縫合合成功，必須須取消縫合操操作，重新進(jìn)進(jìn)行縫合，否否則將給后續(xù)續(xù)的實(shí)體建模模工作帶來困困難，但如果果僅外周邊亮亮顯，則說明明縫合成功，如如圖5所示。圖5 內(nèi)外表面面與橫截面的的縫合 4.生生成實(shí)體 把內(nèi)、外外表面和橫截截面縫合成一一個(gè)閉合的片片體，則片體體將自動(dòng)轉(zhuǎn)化化為實(shí)體，