【正文】 參考線描線，出現(xiàn)如下圖 所示。然后對(duì)網(wǎng)格面進(jìn)行補(bǔ)洞與 interactive triangle creation 處理，如圖 所示。 第 5 步：點(diǎn)云的稀釋 單擊 按鈕并選擇點(diǎn)云，進(jìn)行稀釋，為了使復(fù)雜的結(jié)構(gòu)質(zhì)量更好我們選用適應(yīng)性，按照?qǐng)D 進(jìn)行設(shè)置，其結(jié)果如圖 。為以后分析做準(zhǔn)備。 沈陽航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 圖 點(diǎn)云導(dǎo)入對(duì)話框 此時(shí)，汽車引擎蓋點(diǎn) 云數(shù)據(jù)就顯示在 CATIA 界面中，如圖 所示。 第 2 步：點(diǎn)擊 ，進(jìn)入 Clould Import 界面，點(diǎn)擊 Selected File,選擇名稱“ ” 的文件。 沈陽航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 4 汽車 發(fā)動(dòng)機(jī)蓋板逆向數(shù)字建模過程 進(jìn)入 CATIA 用戶界面如下圖 所示： 圖 讀入點(diǎn)云數(shù)據(jù)：可讀入不同類型的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，此次建模的數(shù)據(jù)類型為一個(gè)由計(jì)算機(jī)掃描儀產(chǎn)生的 ASC 點(diǎn)云數(shù)據(jù)。關(guān)于汽車外板，熱鍍鋅板應(yīng)用越來越廣泛，熱鍍鋅產(chǎn)品成本上的優(yōu)勢(shì)，比電鍍鋅產(chǎn)品便宜10％～ 20％， 質(zhì)量上表面質(zhì)量可與冷軋板和電鍍鋅板相媲美，力學(xué)性能可以與冷軋鋼板媲美。為了防止多次拉伸可能帶來的表面質(zhì)量破壞和下降，本覆蓋件采用一次拉深。 （ 3） 綜合兩種方法的有缺點(diǎn)，通過自己的嘗試，最終我選擇了對(duì)稱的方法。 （ 2） 對(duì) 稱法就是對(duì)零件的一半點(diǎn)云進(jìn)行處理，其方法和整體大致相同，不同點(diǎn)就是要找到一個(gè)合理的對(duì)稱面，采用對(duì)稱的方法構(gòu)建整個(gè)曲面。 （ 1） 整體法就是對(duì)引擎蓋的整個(gè)點(diǎn)云進(jìn)行處理，然后在對(duì)這些點(diǎn)云進(jìn)行壞點(diǎn)剔除、勻化、橫截面，勾勒出零件原型的特征輪廓線，再通過這些輪廓線構(gòu)建曲面，最后進(jìn)沈陽航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 行結(jié)構(gòu)及機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，完成設(shè)計(jì)。 在對(duì)引擎蓋進(jìn)行逆向設(shè)計(jì)時(shí)，其建模方法和工藝分析是首要工作是設(shè)計(jì)順利進(jìn)行的保證。 由上可知，在設(shè)計(jì)過程中，并不是所有的點(diǎn)都是需要選取的，因?yàn)?，在確定曲面的控制曲線時(shí)，需要找出哪些點(diǎn)或線是有用的，哪些點(diǎn)或線是細(xì)化特征的，在以后設(shè)計(jì)中要用到。 （ 2） 此模塊應(yīng)用流程 品質(zhì)檢測(cè)及誤差分析。 辨別及重構(gòu)基本幾何曲面。 以特征邊界與局部點(diǎn)云重建自由曲面區(qū)域。 劃分三角網(wǎng)格面片提取適用的曲面區(qū)域。 重構(gòu)可編輯的高精度曲面。 三角網(wǎng)格曲面劃分后可直接進(jìn)行 DMU 空間分析檢測(cè)。 點(diǎn)云與重構(gòu)的曲面做誤差分析檢測(cè)和控制。 三角網(wǎng)格曲面劃分后可直接進(jìn)行 3 軸加工或快速成型。 點(diǎn)資料的整理，為曲面重構(gòu)做準(zhǔn)備。 誤差檢測(cè)。 點(diǎn)云剖面生成掃描線。 點(diǎn)云三角面片網(wǎng)格化。 預(yù)處理點(diǎn)云數(shù)據(jù)包括點(diǎn)云的過濾、刪減、空洞修補(bǔ)、對(duì)齊、合并等。 導(dǎo)入點(diǎn)或點(diǎn)云數(shù)據(jù)。 CATIA 用于 逆向工程的主要模塊功能簡(jiǎn)介 從 CATIA 逆向工程中，用于逆向工程中的模塊主要有： DSE（數(shù)字編輯器）模塊；QSR（快速曲面重構(gòu)）模塊； GSD（通用曲面造型）模塊。 ⑥三角網(wǎng)格曲面直接進(jìn)行 3 軸加工。 ④ GSD 模塊曲面功能強(qiáng)大，并可進(jìn)行可行性分析。 ②可以構(gòu)建 Class A 曲面。 CATIA 逆向工程 建模基本流程 一般產(chǎn)品的建模應(yīng)該滿足下面產(chǎn)品設(shè)計(jì)的主要的要求： ①數(shù)學(xué)模型的精度誤差滿足用戶可交付使用； ②曲面內(nèi)在的質(zhì)量要求，如曲面的連續(xù)性要求，光順性要求等； ③曲面連續(xù)過渡的質(zhì)量要求，如不能出現(xiàn)尖角等； ④過渡曲面的流動(dòng)路徑要求； ⑤曲面或局部協(xié)調(diào)性和對(duì)局部特征分界的合理性； ⑥工程制造標(biāo)準(zhǔn)的要求； ⑦模具拔模的工程制造符合性要求； ⑧設(shè)計(jì)、質(zhì)量和驗(yàn)證審核的可行性； CATIA 逆向工程是工程建模的一種方法，生成的數(shù)學(xué)模型也應(yīng)符合一般產(chǎn)品建模的基本要求，產(chǎn)品設(shè)計(jì)和檢驗(yàn)流程遵循逆向工程建模的一般過程，如下 圖 圖 逆向建模一般流程 掃描點(diǎn)云 特征線 面 實(shí)體模型 沈陽航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 CATIA 逆向工程的特點(diǎn) 由于 CATIA 軟件強(qiáng)大的集成優(yōu)勢(shì)， CATIA 逆向各模塊的相互結(jié)合，使得 CATIA 逆向工程有自己的特點(diǎn)。 對(duì)不規(guī)則的自由曲面在 CATIA 中由貝塞爾曲面（ FS 自由曲面造型模塊）和 B 樣條曲面（包括非均勻 B 樣條曲面 NURBS 曲面， GSD 通用曲面造型模塊）兩種不同的定義形式。 （ 7） 修剪曲面：把原始曲面的某 一部分去掉而生成的曲面。 （ 5） 混合曲面（橋接曲面）：在兩個(gè)（或多個(gè)）分離曲面的指定邊界線處，生成一個(gè)以指定邊界為生成曲面的邊界線，與所選周圍原始曲面圓滑連接的中間曲面。 （ 3） 等厚偏移曲面：與原始曲面偏移一均勻厚度值的曲面。 由曲面派生曲面的方法 （ 1） 等半徑倒圓曲面：一定半徑的圓弧段與兩原始曲面相切，并沿著它們的交線方向運(yùn)動(dòng)而生成的圓弧形過渡面。掃描法在生成復(fù)雜形狀的曲面和實(shí)體的幾何造型系統(tǒng)中具有很強(qiáng)的造型功能。可根據(jù)各發(fā)生曲線與脊骨曲線的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，把掃描面分為平行掃描曲面、法向掃描曲面和放射掃描曲面。由于同時(shí)用到幾條線，且生成曲面時(shí)，把相鄰兩曲線參數(shù)數(shù)值相同的點(diǎn)用直線段連接而得到曲面，所以，這些的排列距離和均勻程度對(duì)結(jié)果影響很大。 （ 2） 線性拉伸面：一曲線沿某一矢量方向拉伸一段距離而得到的曲面。 曲面造型分兩種方法，一是曲線構(gòu)造曲面；二是由曲面派生曲面。 圖 曲面重構(gòu)流程 可見，在曲面重建的過程中，了解一些曲面生成的方法及數(shù)學(xué)原理，可以加快曲面重構(gòu)的進(jìn)程。因此，在應(yīng)用逆向工程技術(shù)重構(gòu)出產(chǎn)品的原 CAD 模型的過程中，單純的使用某種曲面生成方法是無法完成 整個(gè)模型的重構(gòu)，應(yīng)根據(jù)此產(chǎn)品外形的幾何特性，選擇適當(dāng)?shù)奶幚矸椒ǎ娇奢^好地得到原產(chǎn)品的幾何形狀，以滿足產(chǎn)品外形的幾何特性。知識(shí)工程包括知識(shí)顧問、知識(shí)專家、產(chǎn)品工程優(yōu)化器、產(chǎn)品知識(shí)模板、業(yè)務(wù)知識(shí)流程模板、產(chǎn)品功能優(yōu)化和產(chǎn)品功能定義。 圖 所示“人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)與分析”模塊包括人體測(cè)量編輯器、人體行為分析、人體建模和人體姿勢(shì)分析。 圖 數(shù)學(xué)模型 圖 中可以看到，“設(shè)備與系統(tǒng)”子菜單中有許多設(shè)備與系統(tǒng)模塊，如電路板設(shè)計(jì)等模塊。 沈陽航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 圖 AEC工廠 圖 所示，“數(shù)控加工”子菜單中包括兩軸加工、兩半軸加工、曲面加工、高級(jí)曲面、加 工檢查和快速原型等模塊。 沈陽航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 圖 形狀 圖 所示，“分析與仿真”子菜單中包括可變形裝配的公差分析、網(wǎng)格劃分工具和對(duì)零件和裝配件進(jìn)行強(qiáng)度分析等模塊。 沈陽航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 圖 CATIA V5模塊 圖 基礎(chǔ)結(jié)構(gòu) 在圖 中可以看到 CATIA V5 用于機(jī)械設(shè)計(jì)的模塊：除了實(shí)體造型的零件、裝配件設(shè)計(jì)、二維制圖和二維草圖基礎(chǔ)模塊外，還有焊接模塊、鈑金設(shè)計(jì)等模塊。每個(gè)使用 CATIA V5 的企業(yè)都只是用其中的一部分模塊，但是，了解一下 CATIA V5 所包含的模塊還是很有用的。 CATIA V5 概貌 CATIA V5 涵蓋了機(jī)械設(shè)計(jì)、外形設(shè)計(jì)、分析與仿真、工廠設(shè)計(jì)、數(shù)控加工、數(shù)字化樣機(jī)、數(shù)字樣機(jī)、設(shè)備與系統(tǒng)、人體工程和知識(shí)工程等豐富的內(nèi)容。許多世界知名的公司如波音、克萊斯勒、寶馬、奔馳、本田、豐田 等都使用 CATIA 作為主要的設(shè)計(jì)軟件。 沈陽航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 2 CATIA V5 介紹 CATIA 在制造業(yè)的應(yīng)用 CATIA 的全稱為 ComputerAided Threedimension Interactive Application，是集成 CAD、 CAM、 CAE 的大型軟件，由法國達(dá)索系統(tǒng)公司開發(fā)，是全球制造業(yè)的主流設(shè)計(jì)軟件。 根據(jù)上面這些要求，可以根據(jù)逆向工程中測(cè)量的實(shí)際情況，選擇不同的測(cè)量方式，或同時(shí)利用不同的測(cè)量方式進(jìn)行互補(bǔ)，以得到一個(gè)精度高、信息全面的測(cè)量數(shù)據(jù)。 ④數(shù)據(jù)采集過程中不能破壞原形。 ②采集速度要快，盡量減少測(cè)量在整個(gè)逆向工程中所占有的時(shí)間。 對(duì)于逆向測(cè)量而言，數(shù)據(jù)采集的 方式應(yīng)滿足下面這些要求。 ②測(cè)量速度非?？?，不必像接觸式觸發(fā)探頭那樣逐點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量。 與接觸式測(cè)量相比，非接觸式測(cè)量主要有以下優(yōu)點(diǎn)。 ②接觸式測(cè)量的探頭直接接觸工件表面，故對(duì)工件表面的反射特性、顏色及曲率關(guān)系要求不高。 測(cè)量方式對(duì)比與設(shè)備選型 接觸式測(cè)量有以下優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)測(cè)頭的不同，接觸式又可分為觸發(fā)式和連續(xù)式；非接觸式按其原理不同，又可分為光學(xué)式和非光學(xué)式。不同的測(cè)量方式，不但決定了本身的精度、速度和經(jīng)濟(jì)性，還使得測(cè)量數(shù)據(jù)類型及后續(xù)處理方式不盡相同。 目前，用來采集物體表面數(shù)據(jù)的測(cè)量設(shè)備和方法多種多樣，其原理也各不相同。實(shí)際應(yīng)用中，常發(fā)生因模型表面數(shù)據(jù)獲取的問題而影響重構(gòu)模型精度的情況。數(shù)據(jù)獲取在產(chǎn)品設(shè)計(jì)師與逆向工程及 CAD/CAM/CAE/RP/CNC 之間扮演著橋梁的角色。 產(chǎn)品實(shí)物幾何外形的數(shù)字化系統(tǒng) 產(chǎn)品表面數(shù)字化又稱數(shù)據(jù)測(cè)量，是指通過特定的測(cè)量設(shè)備和測(cè)量方法，將物體的表面形狀轉(zhuǎn)換成離散的幾何點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上，就可以進(jìn)行復(fù)雜曲面的建模、評(píng)價(jià)、改進(jìn)和制造。如何將這些技術(shù)組成一個(gè)整體，即集成逆向工程系統(tǒng)，是逆向工程技術(shù)應(yīng)用研究的一個(gè)重要方向。逆向工程成功應(yīng)用的關(guān)鍵不僅在于各計(jì)算機(jī)輔助子模塊能較好地獨(dú)立完成各項(xiàng)工作，很大程度上還取決于各個(gè)子模塊的計(jì)算機(jī)集成程度。 圖 產(chǎn)品開發(fā)流程 沈陽航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 逆向工程系統(tǒng) 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，逆向工程技術(shù)和先進(jìn)制造技術(shù)的結(jié)合日趨緊密，如 20世紀(jì) 80 年代初發(fā)展起來的快速原形技術(shù)、基于網(wǎng)絡(luò)的異地設(shè)計(jì)及制造技術(shù)等，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造階段都需要逆向工程技術(shù)的支持。 （ 4） 數(shù)字化模型的檢測(cè)，例如檢驗(yàn)產(chǎn)品的變形分析、焊接質(zhì)量等，以及進(jìn)行模型的比較。 （ 2） 已有零件的復(fù)制，再現(xiàn)原產(chǎn)品的設(shè)計(jì)意圖。在這意義下，“實(shí)物逆向工程”（簡(jiǎn)稱逆向工程）可定義為：將實(shí)物轉(zhuǎn)變?yōu)?CAD 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，是將已有產(chǎn)品或?qū)嵨锬Ｐ娃D(zhuǎn)化為工程設(shè)計(jì)模型和概念模型，在此基礎(chǔ)上對(duì)已有產(chǎn)品進(jìn)行解剖、深化和再創(chuàng)造的過程。目前，大多數(shù)關(guān)于逆向工程的研究主要集中在實(shí)物的逆向重構(gòu)上，即產(chǎn)品實(shí)物的 CAD 模型重構(gòu)和最終產(chǎn)品的制造，被稱為“實(shí)物逆向工程”。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 沈陽航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） V 目 錄 摘 要 ....................................................................................................................................... I Abstract ................................................................................................................................... II 1 逆向工程概述 .......................................................................................................................1 逆向工程定義及其應(yīng)用 ...........................