UG在逆向工程中的應(yīng)用

1、UG軟件在在逆向工工程中的的應(yīng)用內(nèi)容摘要:而逆向向工程則則是一個(gè)個(gè)“從有有到無(wú)”的的過(guò)程，就就是根據(jù)據(jù)已有的的產(chǎn)品模模型，反反向推出出產(chǎn)品的的設(shè)計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)，包包括設(shè)計(jì)計(jì)圖紙和和數(shù)字模模型。逆逆向工程程的專業(yè)業(yè)軟件有有Surrfaccer、IICEMM、CoopyCCAD和和RappidFFormm等，這這些軟件件非常適適合處理理大量掃掃描的點(diǎn)點(diǎn)云數(shù)據(jù)據(jù)。同時(shí)時(shí)，我們們也對(duì)UUG在逆逆向工程程中的應(yīng)應(yīng)用進(jìn)行行了探索索，在過(guò)過(guò)程中得得到了一一些經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)，下面面詳細(xì)介介紹如下下。二、數(shù)數(shù)據(jù)點(diǎn)的的輸入用用UG軟軟件做逆逆向工程程，使用用的測(cè)量量設(shè)備大大多都是是接觸式式手動(dòng)三三坐標(biāo)劃劃線機(jī)，主主要針對(duì)對(duì)剖面

2、、輪輪廓和特特征線進(jìn)進(jìn)行測(cè)量量，測(cè)量量的數(shù)據(jù)據(jù)點(diǎn)不是是很多，UUG處理理起來(lái)也也比較容容易。一、前言 傳統(tǒng)的的產(chǎn)品設(shè)設(shè)計(jì)一般般都是“從從無(wú)到有有”的過(guò)過(guò)程，設(shè)設(shè)計(jì)人員員首先構(gòu)構(gòu)思產(chǎn)品品的外形形、性能能以及大大致的技技術(shù)參數(shù)數(shù)等，再再利用CCAD建建立產(chǎn)品品的三維維數(shù)字化化模型，最最終將模模型轉(zhuǎn)入入制造流流程，完完成產(chǎn)品品的整個(gè)個(gè)設(shè)計(jì)制制造周期期，這樣樣的過(guò)程程可稱為為“正向向設(shè)計(jì)”。而而逆向工工程則是是一個(gè)“從從有到無(wú)無(wú)”的過(guò)過(guò)程，就就是根據(jù)據(jù)已有的的產(chǎn)品模模型，反反向推出出產(chǎn)品的的設(shè)計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)，包包括設(shè)計(jì)計(jì)圖紙和和數(shù)字模模型。 逆向工工程的專專業(yè)軟件件有Suurfaacerr、ICCEM、CC

3、opyyCADD和RaapiddForrm等，這這些軟件件非常適適合處理理大量掃掃描的點(diǎn)點(diǎn)云數(shù)據(jù)據(jù)。例如如，對(duì)一一個(gè)小車(chē)車(chē)的外型型進(jìn)行激激光掃描描，大約約可以得得到300萬(wàn)個(gè)測(cè)測(cè)量點(diǎn)，通通過(guò)專業(yè)業(yè)的Suurfaacerr軟件建建構(gòu)而得得到數(shù)字字模型，達(dá)達(dá)到了預(yù)預(yù)期的效效果。同同時(shí)，我我們也對(duì)對(duì)UG在在逆向工工程中的的應(yīng)用進(jìn)進(jìn)行了探探索，在在過(guò)程中中得到了了一些經(jīng)經(jīng)驗(yàn)，下下面詳細(xì)細(xì)介紹如如下。 二、數(shù)數(shù)據(jù)點(diǎn)的的輸入 用UGG軟件做做逆向工工程，使使用的測(cè)測(cè)量設(shè)備備大多都都是接觸觸式手動(dòng)動(dòng)三坐標(biāo)標(biāo)劃線機(jī)機(jī)，主要要針對(duì)剖剖面、輪輪廓和特特征線進(jìn)進(jìn)行測(cè)量量，測(cè)量量的數(shù)據(jù)據(jù)點(diǎn)不是是很多，UUG處理理起來(lái)

4、也也比較容容易。 但是本本文的車(chē)車(chē)模型用用激光掃掃描測(cè)到到的數(shù)據(jù)據(jù)點(diǎn)多達(dá)達(dá)30萬(wàn)萬(wàn)個(gè)，這這么多的的數(shù)據(jù)點(diǎn)點(diǎn)輸入U(xiǎn)UG是很很困難的的，因此此我們?cè)谠赟urrfaccer軟軟件里對(duì)對(duì)點(diǎn)云數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行行了除噪噪、稀疏疏等預(yù)處處理。而而為了準(zhǔn)準(zhǔn)確地保保持原來(lái)來(lái)的特征征點(diǎn)和輪輪廓點(diǎn)，我我們大體體構(gòu)造了了輪廓線線和特征征線，和和點(diǎn)云數(shù)數(shù)據(jù)一起起導(dǎo)入U(xiǎn)UG中，如如圖1所所示。 圖1 輸入入數(shù)據(jù)三、通過(guò)點(diǎn)點(diǎn)構(gòu)造曲曲線 11.在連連線過(guò)程程中，一一般是先先連特征征線點(diǎn)，后后連剖面面點(diǎn)。在在連線前前應(yīng)有合合理的規(guī)規(guī)劃，根根據(jù)此車(chē)車(chē)的形狀狀和特征征確定如如何分面面，以便便確定哪哪些點(diǎn)應(yīng)應(yīng)該連接接，并對(duì)對(duì)以后的的構(gòu)面方

5、方法做到到心中有有數(shù)，連連線的誤誤差一般般控制在在0.44mm以以下。 2.常常用到的的是直線線、圓弧弧和樣條條線（sspliine），其其中最常常用的是是樣條線線。一般般選用“tthrooughh poointt” 方方式，階階次最好好為3階階，因?yàn)闉殡A次越越高，柔柔軟性越越差，即即變形困困難，且且后續(xù)處處理速度度慢，數(shù)數(shù)據(jù)交換換困難。 3.因因測(cè)量時(shí)時(shí)有誤差差以及模模型外表表面不光光滑等原原因，連連成的樣樣條線不不光順時(shí)時(shí)還需要要進(jìn)行調(diào)調(diào)整，否否則構(gòu)造造出的曲曲面也不不光滑。調(diào)調(diào)整時(shí)常常用的一一種方法法是Eddit Spllinee，一般般常用EEditt poole選選項(xiàng)，包包括移動(dòng)動(dòng)、

6、添加加控制點(diǎn)點(diǎn)以及控控制極點(diǎn)點(diǎn)沿某個(gè)個(gè)方向移移動(dòng)，方方便對(duì)樣樣條進(jìn)行行編輯，此此外，曲曲線的斷斷開(kāi)（ddiviide）、橋橋接（bbriddge）和和光順曲曲線（SSmoooth spllinee）也經(jīng)經(jīng)常用到到。 總總之，在在生成面面之前需需要做大大量的調(diào)調(diào)線工作作，調(diào)線線時(shí)可以以使用曲曲率梳對(duì)對(duì)其進(jìn)行行分析，以以保證曲曲線的質(zhì)質(zhì)量，如如圖2所所示。 圖2 構(gòu)造造的曲線線四、構(gòu)造曲曲面 因因?yàn)檐?chē)身身要求有有流暢的的外形、光光順的外外表面，因因此在構(gòu)構(gòu)造曲面面的時(shí)候候，要分分成若干干曲面進(jìn)進(jìn)行，尤尤其要保保證面和和面之間間能夠相相切連續(xù)續(xù)或曲率率連續(xù)，這這樣才能能形成一一個(gè)沒(méi)有有接痕的的曲面。

7、另另外，構(gòu)構(gòu)造曲面面時(shí)，還還要根據(jù)據(jù)具體情情況選擇擇合適的的構(gòu)造方方法。 1.構(gòu)構(gòu)造曲面面的方法法 (11)最常常用的構(gòu)構(gòu)造方法法是Thhouggh CCurvve MMeshh，不僅僅可以保保證曲面面邊界曲曲率的連連續(xù)性，還還可以控控制四周周邊界曲曲率（相相切），而而Thooughh cuurvees只能能保證兩兩邊曲率率。 (2)使使用較多多的還有有nxnn命令，可可以動(dòng)態(tài)態(tài)顯示正正在創(chuàng)建建的曲面面，還可可以隨時(shí)時(shí)增、減減定義曲曲線串，而而曲面也也將隨之之改變。同同樣，還還可以保保持與相相鄰面的的G0、GG1以及及G2連連續(xù)。 (3)在構(gòu)造造曲面時(shí)時(shí)，經(jīng)常常會(huì)遇到到三邊曲曲面和五五邊曲面面

8、。一般般做條曲曲線，把把三邊曲曲面轉(zhuǎn)化化為四邊邊曲面，或或?qū)⑦吔缃缇€延伸伸，把五五邊曲面面轉(zhuǎn)化成成四邊曲曲面，用用以重構(gòu)構(gòu)曲面。其其中，在在曲面上上，做樣樣條線（ccurvve oon ssurffacee）和修修剪（ttrimm）是常常用到的的兩個(gè)命命令，如如圖3所所示。 圖3 構(gòu)建建的三角角面(4)構(gòu)造造完外表表面，要要進(jìn)行鏡鏡像處理理。在曲曲面的中中心處常常會(huì)出現(xiàn)現(xiàn)凸起，顯顯得曲面面不光順順，一般般都是把把曲面的的中心處處剪切掉掉，然后后通過(guò)橋橋接使之之平滑。 (5)構(gòu)造曲曲面時(shí)，兩兩個(gè)面之之間往往往有“折折痕”，曲曲面很不不光順，主主要是因因?yàn)閮蓚€(gè)個(gè)面相切切不連續(xù)續(xù)造成的的。解決決這個(gè)

9、問(wèn)問(wèn)題，可可以通過(guò)過(guò)Thooughh cuurvee meesh 設(shè)置邊邊界相切切連續(xù)選選項(xiàng)，還還可以在在構(gòu)造曲曲面后選選擇maatchh eddge（NNX3）選選項(xiàng)，可可以使兩兩個(gè)曲面面的邊界界相匹配配，從而而使曲率率連續(xù)。另另外，即即使兩個(gè)個(gè)曲面不不相接，mmatcch eedgee命令也也可以將將一個(gè)曲曲面的邊邊界自動(dòng)動(dòng)延伸并并重合至至另一個(gè)個(gè)曲面的的邊界。 (6)在構(gòu)造造單張且且較為平平坦的曲曲面時(shí)，直直接用點(diǎn)點(diǎn)云構(gòu)面面（frrom poiint clooud）將將會(huì)更方方便、更更準(zhǔn)確。有有時(shí)面之之間的空空隙需要要橋接（BBriddge），以以保證曲曲面光滑滑過(guò)渡。當(dāng)當(dāng)曲面求求交時(shí)，

10、進(jìn)進(jìn)行圓角角處理也也會(huì)使兩兩曲面圓圓滑過(guò)渡渡。 22.構(gòu)造造曲面應(yīng)應(yīng)注意的的幾個(gè)問(wèn)問(wèn)題 (1)構(gòu)構(gòu)面最關(guān)關(guān)鍵的是是抓住樣樣件特征征，還需需要簡(jiǎn)潔潔，曲面面面積盡盡量大，而而張數(shù)不不要太多多。另外外，還要要合理分分面以提提高建模模效率。 (2)在構(gòu)建建曲面過(guò)過(guò)程中，有有時(shí)需要要再加連連一些線線條，以以便構(gòu)造造曲面，連連線和構(gòu)構(gòu)面需要要經(jīng)常交交替進(jìn)行行。曲面面建成后后，要檢檢查曲面面的誤差差，一般般測(cè)量點(diǎn)點(diǎn)到面的的誤差，誤誤差不要要超過(guò)11mm。 (3)構(gòu)造曲曲面階次次要盡量量小，一一般推薦薦為3階階。因?yàn)闉椋唠A階次的片片體使其其與其他他CADD系統(tǒng)間間成功交交換數(shù)據(jù)據(jù)的可能能性減少少，其他他C

11、ADD系統(tǒng)也也可能不不支持高高階次的的曲面。階階次高，則則片體比比較“剛剛硬”，曲曲面偏離離極點(diǎn)較較遠(yuǎn)，在在極點(diǎn)編編輯曲面面時(shí)很不不方便。另另外，階階次低還還有利于于增加一一些圓角角、斜度度和增厚厚等特征征，有利利于下一一步編程程加工，提提高后續(xù)續(xù)生成 HYPERLINK t _blank 數(shù)數(shù)控加工工刀軌的的速度。 五、構(gòu)構(gòu)造實(shí)體體 構(gòu)建建完外表表面后，需需要構(gòu)建建實(shí)體數(shù)數(shù)字模型型。如果果模型較較簡(jiǎn)單且且曲率變變化不大大時(shí)，把把它們縫縫合成一一個(gè)整體體，再使使用增厚厚指令就就可建立立實(shí)體，但但在大多多數(shù)情況況下卻不不可能實(shí)實(shí)現(xiàn)，對(duì)對(duì)本文中中的模型型更是如如此。 如果把把外表面面縫合成成一個(gè)整

12、整體，再再把車(chē)底底補(bǔ)面成成為一個(gè)個(gè)封閉的的片體，從從而成為為一個(gè)實(shí)實(shí)體，但但由于車(chē)車(chē)底部曲曲面的曲曲率變化化比較大大，往往往實(shí)現(xiàn)不不了抽殼殼命令。因因此，首首先需要要先偏置置外表面面的各個(gè)個(gè)片體，再再構(gòu)建出出內(nèi)、外外表面的的橫截面面，最后后把做出出的橫截截面和內(nèi)內(nèi)、外表表面縫合合起來(lái)，使使之成為為封閉的的片體，從從而自動(dòng)動(dòng)轉(zhuǎn)化為為實(shí)體，此此過(guò)程一一般包括括以下四四個(gè)方面面。 11.曲面面的偏值值 用OOffsset指指令同時(shí)時(shí)選多個(gè)個(gè)面或全全選以提提高效率率。小車(chē)車(chē)外表面面各個(gè)片片體偏值值的情況況，如圖圖4所示示。 圖4 曲面面的偏值值圖4中的箭箭頭表示示偏值的的方向，如如果箭頭頭反向，只只要

13、輸入入負(fù)值即即可。 不是任任何曲面面都能夠夠?qū)崿F(xiàn)偏偏值，不不能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)偏值一一般有以以下幾種種原因： (11)由于于曲面本本身曲率率太大，基基本曲面面有法線線突變的的情況； (22)偏值值距離太太大而造造成偏值值后自相相交，導(dǎo)導(dǎo)致偏值值失?。ū颈疚闹邪寻研≤?chē)片片體統(tǒng)一一偏值22毫米）； (33)被偏偏值曲面面的品質(zhì)質(zhì)不好，局局部有波波紋，只只能修改改好曲面面后再進(jìn)進(jìn)行偏值值； (4)還還有一些些曲面看看起來(lái)很很好，但但就是不不能偏值值，遇到到這種情情況可用用Exttracct GGeommetrry轉(zhuǎn)化化成B 曲面后后再進(jìn)行行偏值。 以上四四種情況況在構(gòu)造造曲面時(shí)時(shí)都可能能遇到，要要學(xué)會(huì)分分析其

14、原原因。 2.曲曲面的縫縫合 偏偏值后的的曲面還還需要裁裁剪或者者補(bǔ)面，用用各種曲曲面編輯輯手段構(gòu)構(gòu)建內(nèi)表表面，然然后縫合合內(nèi)表面面和外表表面。縫縫合時(shí)，經(jīng)經(jīng)常會(huì)縫縫合失敗敗，一般般有下列列幾種可可能。 (1)縫合時(shí)時(shí)，縫合合的偏體體太多。應(yīng)應(yīng)該每次次只縫合合少數(shù)幾幾個(gè)片體體，需要要多次縫縫合。 (2)縫合公公差小于于兩個(gè)被被縫合曲曲面相鄰鄰邊之間間的距離離。遇到到此類(lèi)問(wèn)問(wèn)題，一一般是加加大縫合合公差后后，再進(jìn)進(jìn)行縫合合。 (3)兩兩個(gè)表面面延伸后后不能交交匯，邊邊緣形狀狀不匹配配。如果果片體不不是B曲曲面，則則需要先先將片體體轉(zhuǎn)化為為B曲面面，使之之與對(duì)應(yīng)應(yīng)的另一一片體的的邊匹配配，再進(jìn)進(jìn)行

15、縫合合。 (4)邊邊緣上有有難以察察覺(jué)的微微小畸形形或其他他幾何缺缺陷?？煽删植糠欧糯?，進(jìn)進(jìn)行表面面分析檢檢查幾何何缺陷，如如果確實(shí)實(shí)存在幾幾何缺陷陷，則修修改或重重建片體體后重新新縫合。 3.縫縫合的有有效性 最后需需要注意意的是，雖雖然執(zhí)行行了縫合合命令，計(jì)計(jì)算機(jī)也也沒(méi)有給給出錯(cuò)誤誤提示，看看似縫合合成功，其其實(shí)未必必。有的的片體在在縫合完完成后，放放大時(shí)會(huì)會(huì)看到有有亮顯點(diǎn)點(diǎn)或亮顯顯線，甚甚至還有有空隙。因因此，在在縫合完完成后，一一定要立立即檢查查縫合的的有效性性。若在在縫合線線上出現(xiàn)現(xiàn)了亮顯顯點(diǎn)或亮亮顯線，就就意味著著此部位位沒(méi)有縫縫合成功功，必須須取消縫縫合操作作，重新新進(jìn)行縫縫合，否否則將給給后續(xù)的的實(shí)體建建模工作作帶來(lái)困困難，但但如果僅僅外周邊邊亮顯，則則說(shuō)明縫縫合成功功，如圖圖5所示示。 圖5 內(nèi)外外表面與與橫截面面的縫合合4.生成實(shí)實(shí)體 把把內(nèi)、外外表面和和橫截面面縫合成成一個(gè)閉閉合的片片體，則