【正文】 qYpEh5pDx2zVkumamp。 gTXRm6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 QA9wkxFyeQ^! djsXuyUP2kNXpRWXm Aamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。qYpEh5pDx2zVkumamp。qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 QA9wkxFyeQ^! dj sXuyUP2kNXpRWXm Aamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 6a*CZ7H$dq8Kqqf HVZFedswSyXTyamp。 總之，采用逆向工程技術(shù)完成復(fù)雜曲面的模型重建能夠提高設(shè)計(jì)精度，獲得較高的模型質(zhì)量，縮短設(shè)計(jì)和制造周期，使產(chǎn)品能夠快速進(jìn)入市場提高企業(yè)的競爭力。 在畢設(shè)過程中，學(xué)會(huì)了怎樣查閱資料和利用工具書。大學(xué)四年的時(shí)間大多都是在學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè) 計(jì)制造的基礎(chǔ)知識(shí)，并未真正地去應(yīng)用和實(shí)踐。在重新造型模塊中，常用命令和工具的靈活應(yīng)用具有一定難度，需要反復(fù)練習(xí)才能掌握。 本次對烏龜曲面的外形重新建模設(shè)計(jì)，采用了逆向工程和 快速制造技術(shù)。 本章是本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的核心，此次選擇了烏龜做為典型模型，具有一定的代表性，在日常生活中最常見的也就是這類用品。在制造階段，逆向工程依據(jù)重構(gòu)參數(shù)制造產(chǎn)品，產(chǎn)生制造誤差 AO 造 ： 掃描時(shí)不可能沒有誤差，在進(jìn)行點(diǎn)數(shù)據(jù)處理時(shí)進(jìn)行點(diǎn)數(shù)據(jù)的過濾，也會(huì)對精度產(chǎn)生影響。 上述思想，給出了以精度還原為目標(biāo)對逆向工程的質(zhì)量進(jìn)行全面的誤差分析。為了提高逆向工程還原精度，提高測量精度及擬合計(jì)算精度，可以減小測量誤差 AI測 和計(jì)算誤差 AI計(jì) ，但仍無法減少制造誤差 AI制 ， AO造 和 磨損誤差 AI損 ，其結(jié)果只是使重構(gòu)參數(shù)，盡可能接近實(shí)物原型參數(shù)，仍無法還原原始設(shè)計(jì)參數(shù)。因此、將依據(jù)重構(gòu)參數(shù)還原制造的產(chǎn)品置于實(shí)物原型的工作環(huán)境下，有可能會(huì)達(dá)不到工作性能要求。在制造階段，逆向工程依據(jù)重構(gòu)參數(shù)制造產(chǎn)品，產(chǎn)生制造誤差 AO造。在再設(shè)計(jì)階段，逆向工程要完成從測量規(guī)劃制訂至 CAD三維模型重構(gòu) (在此，再設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)暫不考慮 )。實(shí)物原型在被制造時(shí)，要依據(jù)圖紙上所標(biāo)注的參數(shù)。 IGES 數(shù)據(jù)可傳給一般的 CAD 系統(tǒng)（如： UG、 MDT 等），進(jìn)行進(jìn)一步修改和再設(shè)計(jì) 。疊層結(jié)束后得到的零件原型在力學(xué)和機(jī)械物理性能上往往不能直接滿足需要，仍然需要進(jìn)一步處理，包括余料去除，以及防水、防潮、加固和使其表面光滑等后置處理，以滿足快速原型表面質(zhì)量、尺寸穩(wěn)定性、精度和強(qiáng)度等方面的要求?？焖俪尚渭夹g(shù)是 8O 年代迅速發(fā)展起來的新型綜合制造技術(shù)。完成后單擊模型樹頂部以選中實(shí)體化后的模型，單擊打開外觀庫，選擇紅色為外表色得到最后的模型如圖所示： 圖 實(shí)體化后的烏龜模型 單擊“視圖” /“視圖管理器”單擊視圖管理器“剖面”選項(xiàng)組，單擊新建，輸入“新建剖面名稱”，單擊鼠標(biāo)中鍵，選中菜單管理器“平面”和“單一”選項(xiàng)后，單擊完成。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 36 頁 共 39 頁 在模型樹中右擊“小平面特征”，在彈出的菜單中選擇“隱藏”選項(xiàng)。注意：創(chuàng)建時(shí)應(yīng)該先選擇一條邊，再按住 Ctrl鍵選擇其對邊曲線，在依次選中其他兩邊，即可創(chuàng)建曲面。即將不滿的或者造型有誤的曲面塊刪除后重新構(gòu)造，以滿足要求。選中要修改的曲 面，長按右鍵，在彈開的對話框內(nèi)選擇“修改形狀”選項(xiàng)，在對話框內(nèi)選擇“法向”單選按鈕，鼠標(biāo)選中曲面的一個(gè)控制點(diǎn)并拖動(dòng)到合適的位置使 之滿足要求。調(diào)整后進(jìn)行預(yù)覽，滿意后單擊“完成”按鈕 。單擊確定按鈕，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)模型的曲率以及構(gòu)成特性在該模型上進(jìn)行規(guī)劃，使 300 個(gè)小平面合理的分布在模型表面，在單擊“創(chuàng)建曲面”按鈕 設(shè)置解析度為 8，單擊命令單擊按鈕 ，系統(tǒng) 會(huì)根據(jù)上一步驟的規(guī)劃創(chuàng)建曲面，創(chuàng)建后的各個(gè)曲面塊相互相切連接，單擊陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 33 頁 共 39 頁 “完成”按鈕 。即在整個(gè)三角平面構(gòu)成的烏龜模型的表面分布 300 塊曲面塊，來完全分割該模型。必須先做一下集管處理 ,使其成為一個(gè)整體點(diǎn)云。系統(tǒng)會(huì)按照設(shè)置的參數(shù)對小平面的特征進(jìn)行平滑處理，效果如 圖 3. 17 所示。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 28 頁 共 39 頁 圖 3. 11 三角面操作按鈕 圖 3. 12 反向邊操作 單擊工具欄中的“添加小平面”按鈕，依次單擊小平面的三個(gè)頂點(diǎn)，系統(tǒng)會(huì)以選中的三點(diǎn)為 頂點(diǎn)創(chuàng)建一個(gè)三角面，效果如 圖 3. 13 所示。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 27 頁 共 39 頁 選中需要?jiǎng)h除的小平面， 單擊工具欄中的“刪除”按鈕 ，即可刪除多余的小平面。粗調(diào)可快速對三角面模型進(jìn)行修改，但精度不高。區(qū)別在于：包絡(luò)階段包含了所有原始點(diǎn)云的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，也就是說在包絡(luò)階段雖然點(diǎn)云沒有顯示出來，但在系統(tǒng)內(nèi)部還是保存了這些點(diǎn)云的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；而當(dāng)進(jìn)入小平面階段就會(huì)把原始的點(diǎn)云刪掉。選擇“按曲率抽樣”選項(xiàng)，設(shè)定“百分比”為 80，如 圖 3. 7 所示。系統(tǒng)將根據(jù)設(shè)定的靈敏度對點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并刪除界外值。 造型前準(zhǔn)備 打開 Pro/E，修改工作目錄，新建一個(gè)零件，鍵入文件名，取消選中“使用缺省模版”復(fù)選框，選擇 mmns_part_solid 選項(xiàng)，如 圖 3. 2 所示。以這種格式導(dǎo)出的三維模型就可以在其他三維設(shè)計(jì)軟件中繼續(xù)修改了。 在去掉明顯不需要的點(diǎn)數(shù)據(jù)后，數(shù)據(jù)量還是比較龐大，而且分布不均勻，為了使點(diǎn)的分布比較合理，使用命令 修改 數(shù)據(jù)簡化 距離采樣 進(jìn)行點(diǎn)云數(shù)據(jù)過濾。在 Imageware13 中打開后得到如圖 圖 導(dǎo)入后的原始點(diǎn)云 點(diǎn)云數(shù)據(jù)清理 進(jìn)行點(diǎn)數(shù)據(jù)處理是進(jìn)行曲面重構(gòu)的第一步。也介紹了在此過程中應(yīng)該注意的問題。曲面重構(gòu)階段主要采用 Pro/E中重新造型模塊，擬采用自動(dòng)創(chuàng)建樣條曲面的方式生成樣條曲面，在在此基礎(chǔ)上采用修改數(shù)學(xué)屬性、修改曲面、曲面重新構(gòu)造三種方式對曲面進(jìn)行調(diào)整修正，以使本次的復(fù)雜曲面達(dá)到需要的精度和構(gòu)思意圖。因此，擬采用完全逆向工程的做法，考慮到精度和其他因素，將結(jié)合完全 逆向中兩種做法：首先用三角 Bezier曲面片來逼近模型，然后用 NURBS曲面表示，通過用戶指定陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 19 頁 共 39 頁 重構(gòu)曲面的次數(shù)和范圍，自動(dòng)進(jìn)行參數(shù)分割，由點(diǎn)云數(shù)據(jù)反求 NURBS曲面的控制頂點(diǎn)進(jìn)行逆向。另外一種是用 NURBS曲面表示，通過用戶指定重構(gòu)曲面的次數(shù)和范圍，自動(dòng)進(jìn)行參數(shù)分割，由點(diǎn)云數(shù)據(jù)反求 NURBS曲面的控制頂點(diǎn)。這是一種直觀的準(zhǔn)逆向工程的思路，適合于簡單易于構(gòu)建的模型的創(chuàng)建。越來越多的三維設(shè)計(jì)軟件如 MDT, Solid Works、Pro/E、 UG等，都得到了廣泛的應(yīng)用。所述，以插補(bǔ)法來重建曲面較佳的使用時(shí)機(jī)是對于數(shù)據(jù)量少且所含入噪聲較小的點(diǎn)群數(shù)據(jù)。以近似法來擬合曲面的優(yōu)點(diǎn)是擬合的曲線不需要通過每個(gè)量測點(diǎn)，因此對于量測時(shí)的噪聲將有抑除的作用。在得到 產(chǎn) 品的 數(shù) 據(jù)后，以逆向工程 軟 件 進(jìn) 行點(diǎn)數(shù) 據(jù)的 處 理， 經(jīng)過分門別類 、 群組 分隔、 點(diǎn)線面 與 實(shí)體誤 差的比 對 后，陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 17 頁 共 39 頁 再重新建構(gòu)曲面模型， 產(chǎn) 生 CAD 數(shù) 據(jù)，快速 制造或 NC 加工。 5) 點(diǎn)云的重定位整合，在重新裝夾后多次掃描形成的數(shù)據(jù)要進(jìn)行重定位整合，目前一般的 CAD 軟件還都沒有此項(xiàng)功能，需要手工“縫合”，在測量件上選取兩次定位狀態(tài)下的基準(zhǔn)點(diǎn)，在兩次定位測量的過程中，分別測量兩次定位狀態(tài)下的基準(zhǔn)點(diǎn)的坐標(biāo)值，然后以一定的判斷規(guī)則判別出各基準(zhǔn)點(diǎn)的測量精度，最后在 CAD 系統(tǒng)中顯示定位下的測量數(shù)據(jù)，并移動(dòng)某 一定位下的數(shù)據(jù)，使該定位下的所有測量數(shù)據(jù)整合到另一定位下。 三維掃描技術(shù)從產(chǎn)生以來，到目前已經(jīng)發(fā)展 了很多掃描原理，一般來講分為以下幾種技術(shù)，見 圖 2. 1： 圖 2. 1 三維掃描技術(shù)分類 通常掃描后得到的測量數(shù)據(jù)是由大量的三維坐標(biāo)點(diǎn)所組成，根據(jù)掃描儀的性質(zhì)、掃描參數(shù)和被測物體的大小，由幾百點(diǎn)到幾百萬點(diǎn)不等，這些陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 16 頁 共 39 頁 大量的三維數(shù)據(jù)點(diǎn)稱為點(diǎn)云 （ Point Cloud） 。 目前 ,模型數(shù)字化的方法主要分為非接觸式測量和接觸式測量兩大類。在 Pro/SCANTOOLS 模塊下，也可以輸入幾何特征，如曲線、曲面或多面數(shù)據(jù)等。 3)Pro/SCANTOOLS模塊 Pro/SCANTOOLS 是一個(gè)完全集成于 Pro/ENGINEER 實(shí)體建模中的逆向曲面構(gòu)建模塊，它可以接受有序點(diǎn)（測量線），也可以接受點(diǎn)云數(shù)據(jù)，且可以用來構(gòu)造非 A 級的自由曲面，一般應(yīng)用于電器產(chǎn)品、汽車內(nèi)飾件、塑料件陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 14 頁 共 39 頁 等行業(yè)。 ICEMSurf 也可用于曲面的設(shè)計(jì)，但此曲面并非傳統(tǒng)意義上的曲面模型。 Pro/Engineer 軟件逆向工程模塊簡介 Pro/ENGINEER 軟件由美國參數(shù)技術(shù)公司開發(fā)而成，是機(jī)械 CAD/CAM 軟件的后起之秀，它采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫，集三維實(shí)體和曲面造型、裝配造型、三維工程圖、數(shù)控加工、有限元分析、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真、鈑金設(shè)計(jì)、加工和裝配工藝過程。 c) 診斷和修改曲面。根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)需要來決定?？梢酝ㄟ^曲線的曲率來判斷曲線的光順性，可以檢查曲線與點(diǎn)云的吻合性，還可以改變曲線與其他曲線的連續(xù)性（連接、相切、曲率連續(xù)）。 b) 創(chuàng)建曲線。 d) 根據(jù)需要?jiǎng)?chuàng)建點(diǎn)的網(wǎng)格或點(diǎn)的分段。由于測量工具及測量方式的限制，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)一些噪音點(diǎn)， Imageware12 軟件有很多工具來對點(diǎn)云進(jìn)行判斷，去掉噪音點(diǎn)，以保證結(jié)果的準(zhǔn)確性。 1)點(diǎn) 云處理功能 a) 讀入點(diǎn) 云 數(shù)據(jù) ,將分離的點(diǎn)云對齊在一起（如果 有 需要）。最新的產(chǎn)品版本更注重于高級曲面、 3D 檢測、逆向工程和多邊形造型，為產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、工程和制造營造了一個(gè)直覺的柔性設(shè)計(jì)環(huán)境。 Imageware 軟件簡介 Imageware 是著名的逆向工程軟件，廣泛應(yīng)用于汽車、航空、航天、消費(fèi)家電、模具、計(jì)算機(jī)零部件領(lǐng)域。表面質(zhì)量差。其每一層片的厚度由擠出絲的直徑?jīng)Q定，通常是 ~。完成一個(gè)層面后工作臺(tái)下降一個(gè)層厚，反復(fù)進(jìn)行此過程便獲得需要的零件。因此，它不必采用傳統(tǒng)的加工機(jī)床和工模具，只需傳統(tǒng)加工方法的 10％30％的工時(shí)和 20％ 35％的成本，就能直接制造出產(chǎn)品樣品或模具。依據(jù)計(jì)算機(jī)上構(gòu)成的工件三維設(shè)計(jì)模型 (圖 1. 2 (a))，對其進(jìn)行分層切 片，得到各層截面的二維輪廓 (圖 1. 2 (b))。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 8 頁 共 39 頁 逆向工程建模的一般流程圖： 圖 1. 1 逆向建模一般流程 模型曲面分析 —— 確定掃描方案 —— 進(jìn)行實(shí)體點(diǎn)云掃描 —— 進(jìn)行點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理 —— 建立需要的曲線 —— 建立曲面 —— 實(shí)體建模 (如 圖 1. 1 所示 )。 4 模型重構(gòu) 這個(gè)環(huán)節(jié)是逆向工程中最關(guān)鍵、最復(fù)雜的環(huán)節(jié)。 逆向工程的過程 逆向工程的實(shí)現(xiàn)過程中，主要包括以下幾個(gè)關(guān)鍵步驟： 確定被測對象是逆向工程的前提，表面良好的樣件是實(shí)現(xiàn)逆向工程的第一步，樣件的質(zhì) 量將直接影響后續(xù)反求的精度。 因?yàn)橛虚L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 。并給出一個(gè)一體化的解決方案：樣品→數(shù)據(jù)→產(chǎn)品。本文著重研究了逆向工程的實(shí)現(xiàn)方法陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 6 頁 共 39 頁 和其關(guān)鍵技術(shù)，對于企業(yè)及個(gè)人學(xué)習(xí)和提高逆向工程方面的知識(shí)有著重要意義。 逆向 工程包含對產(chǎn)品的研究與發(fā)展 ,生產(chǎn)制造過程 ,管理和市場組成的完整系統(tǒng)的分析和研究 .主要包括以下幾個(gè)方面 :探索原產(chǎn)品設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想 、 研究產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 、 確定產(chǎn)品的造型 、 確定產(chǎn)品的維護(hù)與管理 ，而 快速成型技術(shù) ( 簡稱 RP) 是 20 世紀(jì)末發(fā)展起來的一項(xiàng)先進(jìn)制造技術(shù) , 是在現(xiàn)代 CAD/ CAM、激光、 CNC、精密伺服驅(qū)動(dòng)以及新材料等技術(shù)的基礎(chǔ)上集成發(fā)展起來的。 “引進(jìn)、消化、吸收、創(chuàng)新”是被證明了的新產(chǎn)品快速開發(fā)的有效途徑。本課題就逆向工程的過程及其關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究。在浙江大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)、南京航空航天大學(xué)、西安交通大學(xué)、清華大學(xué)、上海交通大學(xué)等也先后開展了復(fù)雜曲面反