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)用摘要:逆向工程是一個(gè)“從無到有”的過程，即根據(jù)已有的產(chǎn)品模型，逆向推導(dǎo)出產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，包括設(shè)計(jì)圖紙和數(shù)字模型。逆向工程專業(yè)軟件包括Surfacer、ICEM、CopyCAD和RapidForm等。這些軟件非常適合處理大量的掃描點(diǎn)云數(shù)據(jù)。同時(shí)，我們也探索了UG在逆向工程中的應(yīng)用，并在此過程中獲得了一些經(jīng)驗(yàn)。具體如下。二、數(shù)據(jù)點(diǎn)的輸入通過UG軟件進(jìn)行逆向工程。使用的測(cè)量設(shè)備多為接觸式手動(dòng)三坐標(biāo)劃線機(jī)，主要測(cè)量截面、輪廓和特征線。測(cè)量數(shù)據(jù)點(diǎn)不多，UG很好處理。一.導(dǎo)言傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)一般是一個(gè)“從無到有”的過程。設(shè)計(jì)師首先構(gòu)思產(chǎn)品的外形、性能和大概的技術(shù)參數(shù)，然后利用CAD建

2、立產(chǎn)品的三維數(shù)字模型，最后將模型轉(zhuǎn)入制造過程，完成產(chǎn)品的整個(gè)設(shè)計(jì)制造周期。這個(gè)過程可以稱為“正向設(shè)計(jì)”。逆向工程是一個(gè)“從無到有”的過程，即根據(jù)已有的產(chǎn)品模型，逆向推導(dǎo)出產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，包括設(shè)計(jì)圖紙和數(shù)字模型。逆向工程專業(yè)軟件包括Surfacer、ICEM、CopyCAD和RapidForm等。這些軟件非常適合處理大量的掃描點(diǎn)云數(shù)據(jù)。比如通過激光掃描汽車的外形，可以得到30萬個(gè)左右的測(cè)量點(diǎn)，通過專業(yè)Surfacer軟件的構(gòu)建得到數(shù)字模型，達(dá)到了預(yù)期的效果。同時(shí)，我們也探索了UG在逆向工程中的應(yīng)用，并在此過程中獲得了一些經(jīng)驗(yàn)。具體如下。二。數(shù)據(jù)點(diǎn)的輸入使用UG軟件做逆向工程，使用的測(cè)量設(shè)備多為接觸

3、式手動(dòng)三坐標(biāo)劃線機(jī)，主要測(cè)量截面、輪廓和特征線。測(cè)量數(shù)據(jù)點(diǎn)不多，UG很好處理。而本文中的汽車模型，激光掃描測(cè)量的數(shù)據(jù)點(diǎn)多達(dá)30萬個(gè)，把這么多的數(shù)據(jù)點(diǎn)輸入到UG中是非常困難的。因此，我們?cè)赟urfacer軟件中對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，如去噪、細(xì)化等。為了準(zhǔn)確的保留原始特征點(diǎn)和輪廓點(diǎn)，我們一般會(huì)構(gòu)造輪廓線和特征線，和點(diǎn)云數(shù)據(jù)一起導(dǎo)入到UG中，如圖1所示。圖1輸入數(shù)據(jù)3.通過點(diǎn)構(gòu)造曲線。1.在連接過程中，通常先連接特征線點(diǎn)，再連接截面點(diǎn)。連接前要有合理的規(guī)劃。根據(jù)汽車的形狀和特點(diǎn)，確定如何劃分平面，從而確定哪些點(diǎn)應(yīng)該相連，對(duì)后期構(gòu)造平面的方法心中有數(shù)。連接誤差一般控制在0.4毫米以下2.常用的有直線、

4、圓弧和樣條，其中樣條是最常用的。一般采用“透點(diǎn)”法，階數(shù)最好為3，因?yàn)殡A數(shù)越高，靈活性越差，即變形困難，后續(xù)處理速度慢，數(shù)據(jù)交換困難。3.由于測(cè)量存在誤差，模型外表面不光滑，連接的樣條不僅不光滑時(shí)需要調(diào)整，否則構(gòu)造的曲面也不光滑。一種常用的調(diào)整方法是編輯樣條線。一般常用編輯極點(diǎn)選項(xiàng)，包括移動(dòng)和添加控制點(diǎn)隨控制極點(diǎn)沿一定方向移動(dòng)，方便編輯樣條。此外，還經(jīng)常使用曲線分割、橋接和光滑樣條。簡(jiǎn)而言之，在生成曲面之前需要做大量的對(duì)齊工作，在對(duì)齊時(shí)可以使用曲率梳進(jìn)行分析，以保證曲線的質(zhì)量，如圖2所示。圖2曲線由以下各項(xiàng)構(gòu)成第四，構(gòu)造曲面因?yàn)檐嚿硪笸庑螆A滑，外表面光滑，所以在構(gòu)造曲面時(shí)，要分成若干個(gè)曲面，

5、特別是要保證曲面之間相切或曲率的連續(xù)性，這樣才能形成一個(gè)沒有接縫痕跡的曲面。另外，在構(gòu)造曲面時(shí)，要根據(jù)具體情況選擇合適的施工方法。1.構(gòu)造曲面的方法(1)最常用的構(gòu)造方法是雖然曲線網(wǎng)格，它既能保證曲面邊界曲率的連續(xù)性，又能控制四個(gè)外圍邊界的曲率(相切)，而雖然曲線只能保證兩邊的曲率。(2) nxn命令應(yīng)用廣泛，可以動(dòng)態(tài)顯示正在創(chuàng)建的曲面，也可以隨時(shí)增減曲線串，曲面也會(huì)隨之變化。同樣，G0，G1與相鄰曲面可以保持與G2連續(xù)。(3)構(gòu)造曲面時(shí)，經(jīng)常會(huì)遇到三邊曲面和五邊曲面。一般做一條曲線，將三邊曲面轉(zhuǎn)化為四邊曲面，或者將邊界線延伸，將五邊曲面轉(zhuǎn)化為四邊曲面來重構(gòu)曲面。其中，面上線和修剪是兩個(gè)常用的

6、命令，如圖3所示。由圖3構(gòu)造的三角形表面(4)外表面構(gòu)造完成后，需要進(jìn)行鏡面加工。在一個(gè)曲面的中心，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)凸起，使得曲面不光滑。一般是把曲面的中心切掉，然后通過橋接的方式進(jìn)行平滑處理。(5)構(gòu)造曲面時(shí)，兩個(gè)曲面之間往往會(huì)出現(xiàn)“折痕”，曲面不光滑，這主要是由于兩個(gè)曲面不連續(xù)造成的。要解決這個(gè)問題，可以通過Though curve mesh設(shè)置邊界切線連續(xù)性選項(xiàng)，也可以在構(gòu)造曲面后選擇匹配邊(NX3)選項(xiàng)，這樣兩個(gè)曲面的邊界可以匹配，曲率可以連續(xù)。此外，即使兩個(gè)曲面不相交,“匹配邊”命令也可以自動(dòng)延伸一個(gè)曲面的邊界，并與另一個(gè)曲面的邊界重疊。(6)在構(gòu)造簡(jiǎn)單平整的曲面時(shí)，直接使用點(diǎn)云會(huì)更加方便

7、和準(zhǔn)確。有時(shí)，表面之間的間隙需要橋接，以確保表面的平滑過渡。當(dāng)曲面相交時(shí)，圓角處理也會(huì)使兩個(gè)曲面平滑過渡。2.構(gòu)造曲面時(shí)應(yīng)注意的幾個(gè)問題？(1)曲面構(gòu)建最重要的是把握樣品的特性，也需要簡(jiǎn)潔，曲面面積盡量大，不要太多。此外，還需要合理的分面來提高建模效率。(2)在構(gòu)建曲面的過程中，有時(shí)需要添加一些線來構(gòu)建曲面，連接和曲面構(gòu)建需要交替進(jìn)行。曲面完成后，應(yīng)檢查曲面的誤差。一般要測(cè)量點(diǎn)到面的誤差，誤差不超過1mm。(3)構(gòu)造曲面的次階越小越好，一般建議為三階。因?yàn)楦唠A表降低了與其他CAD系統(tǒng)成功交換數(shù)據(jù)的可能性，而其他CAD系統(tǒng)可能不支持高階曲面。下一個(gè)最高階，該片相對(duì)“剛性”，曲面偏離極點(diǎn)很遠(yuǎn)，這使

8、得編輯極點(diǎn)處的曲面很不方便。另外，低階也有利于增加一些圓角、斜坡、加厚等特征，有利于下一步的編程加工和后續(xù)世代的完善。 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/%20%20%20%2051base%20%20%20%20/machine/mc/control/ t _blank 數(shù)字控制處理刀具軌道的速度。五、實(shí)體的結(jié)構(gòu)在建立了外表面之后，你需要建立一個(gè)實(shí)體的數(shù)字模型。如果模型比較簡(jiǎn)單，曲率變化不大，就把它們縫成一個(gè)整體，然后用加厚指令來建立實(shí)體，但大多數(shù)情況下是無法實(shí)現(xiàn)的，尤其是對(duì)于本文中的模型。如果把外表面縫成一個(gè)整體，然后把車底補(bǔ)片做成一個(gè)封閉的片，從而成為一個(gè)實(shí)體，但是由于

9、車底表面的曲率變化很大，往往無法實(shí)現(xiàn)抽殼命令。因此，首先需要在外表面上偏置每一塊，然后構(gòu)造外表面和外表面的橫截面，最后將橫截面和外表面縫合在一起，使之成為一個(gè)封閉的塊，從而自動(dòng)轉(zhuǎn)化為實(shí)體。這個(gè)過程一般包括以下四個(gè)方面。1.表面偏差值使用“偏移”命令同時(shí)選擇多個(gè)面或所有面，以提高效率。臺(tái)車外表面上每個(gè)工件的偏差如圖4所示。圖4表面的偏差值圖4中的箭頭表示偏置值的方向。如果箭頭反了，只需輸入負(fù)值。不是任何曲面都可以實(shí)現(xiàn)偏移值，偏移值不能實(shí)現(xiàn)的原因有幾個(gè):(1)由于曲面本身的曲率過大，基本曲面發(fā)生了法向突變；(2)跑偏距離過大，導(dǎo)致跑偏后自相交，導(dǎo)致跑偏失敗(本文中小車的跑偏值為2mm)；(3)偏面

10、質(zhì)量不好，局部有波紋，只能在偏面前進(jìn)行修改；(4)還有一些表面看起來不錯(cuò)，但就是不能偏頗。在這種情況下，您可以通過提取幾何體，然后偏置它們，將它們轉(zhuǎn)換為B曲面。以上四種情況在構(gòu)造曲面時(shí)都有可能遇到，要學(xué)會(huì)分析原因。2.縫合曲面偏移后的曲面仍然需要切割或修補(bǔ)，通過各種曲面編輯方法構(gòu)造曲面，然后縫合曲面和外曲面?？p合時(shí)，縫合往往會(huì)失敗，一般有以下幾種可能。(1)縫合時(shí)，偏體過多。一次只能縫幾片，需要多針。(2)縫合公差小于兩個(gè)縫合曲面相鄰邊之間的距離。遇到此類問題，一般需要在縫紉前增加縫紉公差。(3)延伸后兩個(gè)面不能相交，邊緣形狀不匹配。如果該片不是B面，則需要先將該片轉(zhuǎn)換為B面，使其與對(duì)應(yīng)的另一片的邊相匹配，然后再進(jìn)行縫合。(4)邊緣有細(xì)微的畸形或其他幾何缺陷?？梢跃植糠糯?，通過表面分析檢查幾何缺陷。如果確實(shí)存在幾何缺陷，可以對(duì)膜體進(jìn)行修改或重建，重新縫合。3.縫合的有效性最后需要注意的是，雖然執(zhí)行了拼接命令，但是電腦并沒有給出錯(cuò)誤提示?？雌饋砜p合成功了，其實(shí)未必。有些片子拼接后放大會(huì)有亮點(diǎn)、線條甚至縫隙。因此，縫合完成后，必須立即檢查縫合的有效性。如果縫合線上有亮點(diǎn)或線條，說明縫合不成功，必須取消縫合操作，重新縫合，否則會(huì)給后續(xù)的實(shí)體建模工作帶來困難，但如果只突出了外圍，則說明縫合成功，如圖5所示。圖5縫線的外表面和橫截面4.生成實(shí)體將外表面和橫截面縫合成封閉的薄片，薄片會(huì)自