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        座艙外形的逆向建模分析

        2017-03-27 14:05:30楊兵
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2017年4期

        楊兵

        摘 要:座艙是飛機(jī)中的重要構(gòu)件,主要用于設(shè)備儀器安裝、操作系統(tǒng)安裝、飛行員操控和救生系統(tǒng)安裝等。座艙的理論外形直接影響飛機(jī)的力學(xué)性能和安全,座艙的理論外形主要由風(fēng)擋、座艙蓋等組成。逆向技術(shù)是一種反求工程,它是將實(shí)樣等的掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化處理,進(jìn)行三維建模的工程。對(duì)整個(gè)座艙進(jìn)行掃描,應(yīng)用逆向技術(shù)建模,構(gòu)造座艙理論外形,并進(jìn)行定位和對(duì)比,是一項(xiàng)復(fù)雜的任務(wù)。

        關(guān)鍵詞:逆向建模;三維掃描;座艙外形

        1 數(shù)據(jù)掃描

        通過激光掃描設(shè)備對(duì)整個(gè)的座艙部件進(jìn)行外廓完整掃描,對(duì)一些有用的定位基準(zhǔn)進(jìn)行標(biāo)識(shí),生成掃描數(shù)據(jù)。掃描要保證精度,對(duì)軸線等定位基準(zhǔn)進(jìn)行清楚標(biāo)識(shí),便于保證零件的空間定位位置。掃描數(shù)據(jù)由大量的點(diǎn)組成,常用的掃描數(shù)據(jù)格式有Stl、Iges、3DXml等格式。

        2 數(shù)據(jù)處理

        座艙的數(shù)據(jù)量非常龐大,掃描的多余點(diǎn)也較多,對(duì)多余點(diǎn)云進(jìn)行必要的刪除,對(duì)刪除后的點(diǎn)云進(jìn)行篩選(選擇合適的保留數(shù)據(jù)比),減少數(shù)據(jù)量,同時(shí)注意保留零件主要特征點(diǎn),保證數(shù)據(jù)精度,從而便于進(jìn)行曲面的構(gòu)造。處理以后的數(shù)據(jù)可以進(jìn)行網(wǎng)格面的生成。但是郵于網(wǎng)格面是虛擬構(gòu)造,表面較粗糙,無法進(jìn)行實(shí)體命令,不便與進(jìn)行使用,所以需要在此基礎(chǔ)上進(jìn)行曲面生成。

        3 曲面構(gòu)造

        由于掃描數(shù)據(jù)較大,形狀復(fù)雜,不便于進(jìn)行曲面生成,對(duì)整個(gè)點(diǎn)云進(jìn)行分析,將座艙蓋和風(fēng)擋等分離,對(duì)曲面進(jìn)行分塊,分別進(jìn)行生成。曲面分塊按照座艙的零部件進(jìn)行拆解,構(gòu)造較為簡單的曲面塊,便于曲面的生成。生成曲面前,需進(jìn)行分塊曲面的曲線生成,包括截面線、引導(dǎo)線等,作為曲面生成依據(jù)。曲面主要生成方式有強(qiáng)制擬合曲面、多截面曲面、掃略曲面、填充曲面和拼接曲面等。依據(jù)不同的曲面形狀和結(jié)構(gòu),進(jìn)行曲面的生成。然后對(duì)生成曲面進(jìn)行剪裁,保證使用范圍。在進(jìn)行曲面生成時(shí),要保證曲面的光滑度和精度,修復(fù)曲率變化大的地方。

        4 曲面誤差分析

        對(duì)生成的曲面進(jìn)行分析,查看與點(diǎn)云的偏差。曲面誤差分析命令主要在CATIA中的快速曲面生成和曲面數(shù)字化編輯模塊,在進(jìn)行分析時(shí),注意對(duì)點(diǎn)云和曲面進(jìn)行有效分割,編輯誤差的大?。ㄒ詍m為單位),一般要求偏差在正負(fù)0.5mm以內(nèi)的點(diǎn)占90%以上,這樣的曲面才可以進(jìn)行使用。分析最大誤差,對(duì)曲面進(jìn)行完善,保證曲面精度。

        5 曲面偏移

        由于座艙的掃描輪廓與理論外緣有些部分有一定的距離,需要將曲面偏移到理論曲面,對(duì)照相應(yīng)的技術(shù)和尺寸要求,進(jìn)行理論外緣的生成。偏移后的曲面可能在接縫處有間隙,按照橋接或填充命令等進(jìn)行修補(bǔ),保證最終曲面的完整性。

        6 曲面定位

        由于所掃描的座艙數(shù)據(jù)沒有定位關(guān)系,需要將所生成曲面定位到機(jī)體坐標(biāo)系中的相應(yīng)位置。主要依據(jù)座艙掃描中所帶的一些孔位置、框平面位置、座艙蓋口框腹板等進(jìn)行定位。采用孔定位,主要依據(jù)座艙蓋口框腹板上的對(duì)角線孔進(jìn)行定位,將生成曲面數(shù)模與兩口框裝配到一起,對(duì)口框數(shù)模進(jìn)行固定,然后在曲面數(shù)模中擬合生成口框中的對(duì)應(yīng)點(diǎn),然后將相應(yīng)的點(diǎn)進(jìn)行重合約束,以達(dá)成將點(diǎn)云生成的曲面定位。采用框面進(jìn)行定位,主要依據(jù)掃描中所帶的框和分離面基準(zhǔn)生成平面,與飛機(jī)坐標(biāo)系中的框平面進(jìn)行重合,以達(dá)到將曲模定位。當(dāng)定位困難時(shí),對(duì)相應(yīng)的基準(zhǔn)部分進(jìn)行微調(diào),保證相互重合。

        7 定位曲面再分析

        對(duì)于生成的曲面和需對(duì)比曲面進(jìn)行偏差分析,查看曲面的誤差大小,是否滿足要求,定位的曲面空間位置是否與對(duì)比的曲面相符,得出結(jié)論。

        8 結(jié)束語

        通過以上的掃描建模和誤差分析,找到一種實(shí)體與理論曲面對(duì)比的方法。不僅可以提高對(duì)比的效率,也能夠節(jié)省人力物力,達(dá)到誤差分析的目的。對(duì)于沒有三維數(shù)模或者數(shù)模不夠準(zhǔn)確的零件,逆向建模時(shí)一種行之有效的方法。對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行三維模型表達(dá),它不僅能夠滿足設(shè)計(jì)要求,也能符合生產(chǎn)要求。

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