王曉萍，王 珂，李順軍

（十堰職業(yè)技術學院 機電工程系，湖北 十堰 442000）

1 逆向工程技術

逆向工程技術是相對于正向工程技術而言的，又叫反求工程技術。正向工程就是傳統(tǒng)的由設計人員先設計產品圖樣，然后按照圖樣由技術操作人員加工出產品實物的過程。而逆向工程技術則是先由三坐標測量儀或者三維激光掃描儀對現(xiàn)有產品或者模型進行掃描測量，得到產品的三維輪廓數(shù)據(jù)，再應用反求軟件進行曲向重構最終將實體模型轉變?yōu)镃AD模型，并對重構的CAD曲面進行在線檢測與精度分析、評價構造效果，最終生成IGES或STL數(shù)據(jù)，據(jù)此就能進行快速成型或者CNC數(shù)控加工［1］。

2 鼠標外殼逆向工程開發(fā)流程

本文針對鼠標外殼逆向工程開發(fā)流程的設計思路分為：（1）鼠標樣品外觀創(chuàng)意設計。根據(jù)用戶群手型特征，經過深入探討和分析，明確設計方向后，設計師開始手繪鼠標設計草圖；（2）鼠標外殼油泥模型制作。油泥模型制作是最重要的一個環(huán)節(jié)，如果油泥模型制作有誤差，將會導致最終成品的失敗。只有經過反復的實驗和測試，以求達到最完美的設計效果；（3）通過數(shù)字化測量儀獲取鼠標外形的點云數(shù)據(jù)；（4）利用反求軟件IMAGEWARE對點云數(shù)據(jù)進行處理；（5）利用PRO／E軟件構建鼠標外殼的三維CAD曲面；（6）運用快速成型技術或者數(shù)控加工完成鼠標模型制造工藝成型等一系列過程。

首先采用Photoshop、3DMax、Alias等軟件對鼠標外觀創(chuàng)意設計作品進行三維樣機設計與圖像處理。再根據(jù)創(chuàng)意設計進行油泥造型，然后通過三維激光掃描儀獲得鼠標外殼的油泥造型點云模型。最后應用Imageware、Icemsurf或者其他專業(yè)逆向工程軟件完成點云曲面造型、鼠標細節(jié)結構與裝配設計。負責鼠標外殼造型的設計師依據(jù)最終的產品進行鼠標外殼模具設計、工藝流程設計，完成鼠標外殼的最終成型。

圖1 逆向工程開發(fā)流程圖

鼠標外殼逆向工程中的創(chuàng)意設計與油泥造型主要考慮產品外觀的美學設計與使用者的最佳手感舒適度設計，這在一定程度上要依賴產品創(chuàng)意師與油泥師對產品市場占有率與使用者感觀體驗意見的收集與藝術修養(yǎng)。本文重點針對鼠標外殼逆向造型的后期工作，即借助計算機輔助設計的手段的逆向工程技術，高效優(yōu)質地完成鼠標外殼的數(shù)字化模型構造與幾何測量、模具制造與快速成型等。

2.1 鼠標外殼點云數(shù)據(jù)采集

對鼠標外殼實體進行點云數(shù)據(jù)采集，這是逆向工程實現(xiàn)的基礎和關鍵技術之一，為了獲取高精度的點云數(shù)據(jù)，一般采用三維激光掃描儀進行非接觸式測量。測量之前，在鼠標表面均勻噴涂反差劑，待干燥后進行掃描。然后用Surface軟件打開掃描文件，對掃描到的點云數(shù)據(jù)進行分層、排序與精簡處理。

2.2 鼠標外殼點云處理

掃描完成獲取點云后，接著進行反求建模。反求建模我們采用Imageware軟。Imageware是目前廣泛采用的典型逆向工程軟件。Imageware軟件處理鼠標外殼點云的過程是：（1）讀入鼠標外殼的點云數(shù)據(jù)，設定分層維量實現(xiàn)數(shù)據(jù)分層；（2）完成數(shù)據(jù)排序并判斷整個模型是否有多重點云存在，壓縮不必要的數(shù)據(jù)點，在保證曲面幾何精度的前提下生成適合后續(xù)任務的結構；（3）將多個點云注冊在一起，構成一個整體的鼠標外殼點模型；（4）顯示并查詢點云，去除不良點或噪聲點；（5）觀察點云并提前計劃點云網格和部分，為鼠標外殼的曲面設計作準備；（6）創(chuàng)建點云網格和部分，再對點云進行平滑光順處理；（8）查詢點云的精確度和光順度，再去除雜點；（9）通過點云擬合光順曲線并保存為IGS格式。

2.3 在Pro／E三維造型軟件中實現(xiàn)鼠標外殼實體模型的重構

在Imageware中將生成好的光順點云曲線保存為IGS格式文件，然后在Pro／E軟件中打開IGS文件，通過Pro／E應用軟件的創(chuàng)建基準軸、基準面、曲面特征等命令，對鼠標外殼曲面進行適當修剪以及其他設計。利用正向CAD軟件的優(yōu)勢，完成如曲面的剪切與合并、倒圓角、確定孔位、凸臺等細節(jié)結構特征設計，得到鼠標外殼曲面，再運用實體化命令，得到實體化后的鼠標外殼三維實體，再將實體化模型加厚，為進一步創(chuàng)新設計提供方便。同時，在正向CAD軟件下進行裝配與間隙調整等對于產品的系統(tǒng)開發(fā)是非常有必要的，可以減小后續(xù)模具設計制造、產品總體裝配的潛在風險。

3 鼠標外殼的快速成型制造

將實體化后的鼠標外殼數(shù)字模型轉化成STL格式文件，使用美國生產的BST768快速成型機對鼠標外殼進行快速成型制造［2］。將STL文件調入快速成型分析軟件中，設置快速成型打印為solid（實心）打印，進行快速成型打印，得到預期鼠標外殼的快速成型件［3］。

4 結語

隨著現(xiàn)代化企業(yè)產品開發(fā)周期的縮短，用戶對產品質量要求越來越高，特別是產品的外觀質量更是要求美觀實用，使產品逆向工程技術在新產品開發(fā)過程中得到了充分應用。本文以鼠標外殼為研究對象，探討如何利用Imageware軟件和Pro／E軟件相結合，完成鼠標外殼三維模型的實體化構建。這種方法不僅能得到原實物模型的精確復制品，而且還可以進一步修改數(shù)模和產品圖紙。

［1］王華僑，李玉豐，盛學斌.基于UG NX／Image Ware產品逆向工程技術及其應用研究［J］.CAD／CAM與制造業(yè)信息化，2007（5）：110.

［2］慈瑞梅.逆向工程實體模型重建技術與研究［J］.機械設計與制造，2010（8）：139.

［3］孫福輝.逆向工程中重構CAD模型的若干關鍵技術研究：［D］.北京：北京航空航天科技大學，2001（8）：48.