韓海玲

(遼寧省交通高等?？茖W(xué)校機(jī)械電子工程系，遼寧 沈陽 110122)

逆向工程為獲取復(fù)雜產(chǎn)品外觀的信息提供了強(qiáng)有力的手段，為在創(chuàng)新產(chǎn)品縮短了時(shí)間，節(jié)省了生產(chǎn)成本，被廣泛應(yīng)用于航空、航天、醫(yī)療、文物、工業(yè)設(shè)計(jì)等領(lǐng)域[1-3]。逆向工程主要包括五部分：數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、逆向建模、模型創(chuàng)新和樣件制造。數(shù)據(jù)采集是利用三維掃描儀獲取數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理是通過軟件Geomagic Wrap完成數(shù)據(jù)的處理，逆向建模是基于軟件Geomagic Design X進(jìn)行建模，模型創(chuàng)新是利用三維軟件UG等實(shí)現(xiàn)模型的創(chuàng)新，樣件制造是通過增材制造方式或者機(jī)械加工方式來完成。本文重點(diǎn)介紹逆向建模，即建立模型以及模型數(shù)據(jù)和點(diǎn)云數(shù)據(jù)的偏差分析。

1 劃分領(lǐng)域組

采用三維掃描儀VTOP200t進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，一般產(chǎn)品外觀是黑色的，需要噴涂顯影劑；想掃描完整的產(chǎn)品數(shù)據(jù)，需要進(jìn)行多次拍攝圖片，就要在產(chǎn)品表面貼上標(biāo)記點(diǎn)，利用標(biāo)記點(diǎn)掃描儀自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的拼接。利用軟件Geomagic Wrap對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，由于掃描系統(tǒng)和環(huán)境的影響，采集到的數(shù)據(jù)大多從幾萬到幾百萬以上，需要對(duì)數(shù)據(jù)的冗余點(diǎn)、錯(cuò)誤點(diǎn)和噪聲點(diǎn)進(jìn)行處理，處理之后的數(shù)據(jù)保存為.stl格式，導(dǎo)入到軟件Geomagic Design X中進(jìn)行逆向建模，自動(dòng)劃分領(lǐng)域組如圖1所示，從圖中可以看出根據(jù)曲率將面片用顏色分割。

圖1 劃分領(lǐng)域組

2 模型實(shí)體

利用面片草圖命令，選取垂直于底部桶型結(jié)構(gòu)的基準(zhǔn)面作為草繪面，拖拽截面選取最清晰輪廓面，得到點(diǎn)云數(shù)據(jù)輪廓面的截面為粉色線條，根據(jù)粉色線條繪制符合所需要的線條，此線條是藍(lán)色線，確定草繪圖的藍(lán)色輪廓的尺寸和約束，將藍(lán)色輪廓線旋轉(zhuǎn)出底部的圓形。再進(jìn)入面片草圖，繪制槽的外形，5%的斜度拉伸剪切出圓形底部的一個(gè)齒形結(jié)構(gòu)，通過圓形陣列命令，將底部所有的齒形結(jié)構(gòu)陣列出來。

進(jìn)入面片草圖命令，繪制上部圓柱的輪廓，拉伸出圓柱。再進(jìn)入面片草圖命令，在該功能里可以移動(dòng)切面的位置，將3列n型凸起呈現(xiàn)在一個(gè)草圖上(中間一列的兩個(gè)n型凸起是一個(gè)凸起切出來的2個(gè))，繪制出上部的3列n型凸起，然后利用拉伸剪切功能切出來最頂端的4個(gè)n型凸起。

再進(jìn)入面片草圖命令，繪制圓形外側(cè)的L型結(jié)構(gòu)草圖，拉伸得到結(jié)構(gòu)，通過剪切拉伸出來兩個(gè)環(huán)形結(jié)構(gòu)中間的槽，再通過倒圓角命令得到外邊的圓環(huán)結(jié)構(gòu)，這樣點(diǎn)云數(shù)據(jù)的建模就完成了。

3 偏差分析

利用軟件體偏差分析功能，偏差選擇±0.1mm，在許可偏差內(nèi)的數(shù)據(jù)都將被顯示為綠色，如圖2所示可以看出幾乎都是綠色區(qū)域[4]。如果不在許可偏差范圍內(nèi)，可以將該位置的結(jié)構(gòu)修改到許可偏差范圍內(nèi)，滿足零件的精度要求。

圖2 偏差分析

4 結(jié)論

在建模過程中，通過旋轉(zhuǎn)實(shí)體、拉伸實(shí)體、拉伸剪切實(shí)體、圓形陣列和倒圓角命令來完成，最后利用體偏差分析命令檢測(cè)建模實(shí)體是否在設(shè)定的偏差范圍內(nèi)，提高了建模數(shù)據(jù)的可靠性。