【正文】 n the part entity with point cloud of automobile engine hood data by reverse engineering and its numerical control simulation processing. Technologies such as cloud arranging, the digitized shape editor, the free curved surface model and quick surface reconstruction are being used in the process of designing. In the process of building model, the problem of blendsurface error and join surface has been resolved ， which has been resolved on higher level. In the specific reverse design, I used different plans in order to build good surface model and got good surface model in the end ,after facing many times of failure and correcting them. Key words ： Reverse Engineering； hood。在建模過程中，遇到橋接出現(xiàn)錯誤、拼接無法完成等問題，都得到了較好的解決。沈陽航空航天大學畢業(yè)設(shè)計（論文） I 摘 要 本文主要介紹了基于 CATIA 軟件將汽車發(fā)動機蓋板數(shù)據(jù)點云通過逆向工程技術(shù)設(shè)計成零件實體的過程，以及其數(shù)控模擬加工。在設(shè)計過程中涉及到點云整理、數(shù)字編輯、自由曲面造型、快速曲面造型等技術(shù)。 在具體逆向設(shè)計中，為了建好曲面模型，運用了不同的方案，經(jīng)過多次的失敗和改正后，最終獲得了較好的曲面模型。 CATIA。 沈陽航空航天大學畢業(yè)設(shè)計（論文） III 畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導教師的指導下進行的研究工作及取得的成果。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并 表示了謝意。 作者簽名： 日 期： 沈陽航空航天大學畢業(yè)設(shè)計（論文） IV 學位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的研究成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學位論文作者完全了解學校有關(guān)保留、使用學位論文的 規(guī)定，同意學校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。 涉密論文按學校規(guī)定處理。廣義的逆向工程是消化和吸收先進技術(shù)的一系列工作方法的技術(shù)組合，它包括影像逆向、軟件逆向和實物逆向等三個方面。這種從實物樣件獲取產(chǎn)品數(shù)學模型并制造得到新產(chǎn)品的相關(guān)技術(shù)，已成為 CAD/CAM 系統(tǒng)中的一個研究及應用熱點，并發(fā)展成為一個相對獨立的領(lǐng)域。 一般來說，產(chǎn)品逆向工程包括形狀反求、工藝反求和材料反求等幾個方面，在工業(yè)領(lǐng)域的實際應用中，主要包括以下幾個內(nèi)容： （ 1） 新零件的設(shè)計，主要用于產(chǎn)品的改型或彷型設(shè)計。 （ 3） 損壞或磨損零件的還原。 由下圖 可了解逆向工程的整個產(chǎn)品的 開發(fā)過程。同時，逆向工程技術(shù)也和計算機輔助測量（ CAT）、輔助設(shè)計（ CAD）、輔助制造（ CAM）以及計算機輔助工程分析（ CAE）密切相關(guān)。可以說，逆向工程是CAT/CAD/CAM/CAE 等先進的計算機輔助技術(shù)集成應用的一個典型例子。 逆向工程系統(tǒng)主要由三部分組成：產(chǎn)品實物幾何外形的數(shù)字化子系統(tǒng)、三維 CAD模型重建子系統(tǒng)、產(chǎn)品或模具的制造子系統(tǒng)等。因而，高效、高精度地實現(xiàn)樣件表面的數(shù)據(jù)采集，是逆向工程實現(xiàn)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵技術(shù)之一，是逆向工程中最基本，最不可缺少的步驟。可以這么認為，數(shù)據(jù)測量是逆向工程的基礎(chǔ)，測量數(shù)據(jù)的質(zhì)量與最終模型的質(zhì)量密切相關(guān)，直接影響到整個工程的效率和質(zhì)量。因此，如何取得較佳的物體表面數(shù)據(jù)，一直是逆向工程的一個主要研究內(nèi)容。測量方法的選用是逆向工程中一個非常重要的 問題。根據(jù)測量探頭是否和零件表面接觸，逆向工程中物體表面三維數(shù)據(jù)的獲取方法基本上可分為兩大類，即接觸式與非接觸式。其中，光學式包括三角形法、結(jié)構(gòu)光法、計算機視覺法、激光干涉法、激光衍射法等；而非光學式包括 CT 測量法、沈陽航空航天大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 MRI 測量法、超聲波法和層析法等。 ①因接觸式探頭發(fā)展已有幾 十年，其機械結(jié)構(gòu)及電子系統(tǒng)已相當成熟，故有較高的準確性和可靠性。 ③被測物體固定在三坐標測量機上，并配合測量軟件，可快速地測量出物體的基本幾何形狀，如面、圓、圓柱、圓錐、圓球等。 ①不必做探頭半徑補償，因為激光光點位置就是工作表面的位置。 ③軟工件、薄工件、不可接觸的高精密工件可直接測量。 ①采集精度應滿足工程的實際需要，如汽車工業(yè)，其最終的整體符合精度不能低于 mmm/ 。 ③數(shù)據(jù)采集要完整，不能有缺漏，以免給后期的曲面重構(gòu)帶來障礙。 ⑤降低測量成本。 在接觸式測量方法中，三坐標測量機（ CMM）是應用最為廣泛的一種測量設(shè)備，再結(jié)合實際情況，利用三坐標測量機進行測量。 CATIA 廣泛應用于制造業(yè)的各個領(lǐng)域，從航空、汽車、造船、通用機械到電子電器、生活用品。 隨著中國制造業(yè)的發(fā)展，特別是汽車工業(yè)的發(fā)展，隨著越來越多的國際把生產(chǎn)和開發(fā)工作引入中國， CATIA 也在不斷地普及和深入。圖 所示為包含了所有 CATIA V5 模塊的菜單。 “基礎(chǔ)模塊”包含了如 圖 所示的模塊，裝配件的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、材料庫、與 CATIIA早期版本接口、標準件庫編輯器和能夠?qū)崿F(xiàn)逼真、美麗的渲染效果的照片工作室和室時渲染，還有虛擬現(xiàn)實、特征字典編輯器等模塊。 沈陽航空航天大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 圖 機械設(shè)計 圖 所示，“形狀”子菜單中包含了 CATIA 曲面造型的模塊，包括能夠創(chuàng)建 A級曲面的自由曲面造型、汽車 Class A、汽車車身緊 固件設(shè)計、在二維圖片上描畫曲線的早圖跟蹤器、處理從三坐標測量儀生成的點云數(shù)據(jù)的數(shù)字化外形編輯器，以及后續(xù)重建曲面的快速曲面重建模塊、在點云數(shù)據(jù)上直接造型的外形雕刻，還有產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中普遍應用的創(chuàng)成式外形設(shè)計等模塊。 圖 分析與仿真 圖 所示，“ AEC 工廠”子菜單中包含工廠布局模塊。 圖 數(shù)控加工 圖 所示，“數(shù)學模型”子菜單中包含許多 DMU 模塊，如數(shù)字樣機漫游器、檢沈陽航空航天大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 查數(shù)字樣機尺寸和干涉的空間分析模塊、運動機構(gòu)仿真模塊和拆裝模擬等模塊。 圖 所示，“加工的數(shù)字流程”子菜單中包括用于加工流程的公差與標注。 圖 所示，“知識工程”，是 CATIA V5 的 精髓之一。 沈陽航空航天大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 圖 設(shè)備與系統(tǒng) 沈陽航空航天大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 圖 加工的數(shù)字流程 圖 人機工程學設(shè)計與分析 沈陽航空航天大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 圖 知識工程 沈陽航空航天大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 3 CATIA 逆向工程建?；A(chǔ) CATIA 曲面的逆向重構(gòu) 一半而言，產(chǎn)品外形的 CAD 模型是由多張不同幾何形狀的曲面經(jīng)過延伸、過渡、裁剪等處理混合而成，而每一種曲面都有其特性和生成方式。產(chǎn)品的逆向曲面重構(gòu)的過程如下圖 所示。這里的分類是應用層面上的，不是數(shù)學或?qū)I(yè)的分法，主要是日常工作常用的一些曲面生成方法。 由曲線構(gòu)造曲面的方法 （ 1） 旋轉(zhuǎn)曲面：一輪廓曲線繞某一軸線旋轉(zhuǎn)某一角度而生成的曲面。 曲面分割 選擇合適的造型方法生成曲面 曲面質(zhì)量評估（精度、光順性） 曲面裁剪、生成外表面 外表面光順性評價 沈陽航空航天大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 （ 3） 直紋面：多條線沿某個方向（ U 或 V）構(gòu)成面。 （ 4） 掃描面：截面發(fā)生曲線沿一條、二條、或三條方向控制曲線運動、變化而生成的曲面。由于這種造型方法只需指定運動 對象及其運動軌跡，方法簡潔、高效，因此，許多商用造型系統(tǒng)都有這種造型功能。掃描曲面涵蓋的范圍很廣，從簡單的平面到不同截面所組合而成的曲面等，都能用掃描曲面來表示，工業(yè)產(chǎn)品的外形絕大多數(shù)是由一般形狀簡單的曲線或曲面所組成，因此，這些曲面大部分都能表示成掃描曲面。 （ 2） 變半徑倒圓曲面：半徑值按一定的規(guī)律變化的圓弧 段與兩原始曲面相切，并沿它們的交線方向運動而生成的圓弧形過渡面。 （ 4） 變厚度偏移曲面：在原始曲面的角點處，沿該點曲面法矢量方向偏移給定值而得到的曲面。 （ 6） 延伸曲面：在曲面的指定邊界線處，按曲面的原有趨勢（或某一給定的矢量方向）進行給定條件的曲面擴展而生成的曲面。 （ 8） 拓撲連接曲面：把具有公共邊界線的兩個曲面進行拓撲相加后的曲面。由于貝塞爾曲面和樣條曲面以四邊面為基礎(chǔ)，所以對三邊面或多邊面的處理沈陽航空航天大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 將是 CAD 軟件處理的難點，如 Imageware 通常采用過渡曲面的方法，而 CATIA 可以對此類曲面的直接處理也可以得到很好的效果，也可以看出此軟件的曲面造型功能的強大。 ①點及點云數(shù)據(jù)處理的高效率。 ③可以根據(jù)需要快速構(gòu)建 Class B 曲面。 ⑤多樣化檢測工具（曲率分析、連續(xù)分析、距離分析）。 ⑦以 DMU SPA 對數(shù)位模型進行空間干涉檢測。 DSE數(shù)字編輯器模塊 （ 1） 此模塊在 CATIA 逆向工程中的主要功能 （ 2） 此模塊應用流程 QSR快速曲面重構(gòu)模塊 （ 1） 此模塊在 CATIA 逆向工程中的主要功能 沈陽航空航天大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 應用快速曲面重構(gòu)模塊及數(shù)字編輯器可以快速、輕易的重構(gòu)精準曲面 （ 2） 此模塊應用流程 GSD通用曲面造型模塊 （ 1） 此模塊在 CATIA 逆向工程中的主要功能 將數(shù)字編 輯器或快速曲面重建模塊提取或生成的特征線或線框，在 GSD 模式下重新構(gòu)面，生成高精度和高質(zhì)量的曲面。 根據(jù)做好的特征線或線框，結(jié)合產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，構(gòu)造曲面。 對部分細節(jié)優(yōu)化。 裁剪、合并生成高品質(zhì)的曲面。 誤差檢測。在選點時，盡量選擇質(zhì)量好的且能反映此部分特征的點或線，然后對其造型。 引擎蓋的建模方法 引擎蓋的建模方法有兩種即整體法和對稱法。其優(yōu)點是不需要后期進行分割等操作，整體成型，曲面間的結(jié)合少，生成實體零件時較容易，但其缺點是工作量大，產(chǎn)品的對稱性不能滿足要求。其優(yōu)點是工作量小，得到的零件對稱性好，其缺點是對稱面不容易找到，對稱后的零件精度差。 引擎蓋的工藝分析 （ 1）汽車的覆蓋件是 A 級曲面，所以引擎蓋不僅要滿足機構(gòu)上的需要還要滿足美觀的需要，表面質(zhì)量要求