靳峰峰 屈科科 樊則坤

摘 要：電蚊香使用范圍越來(lái)越廣，而產(chǎn)品外觀是企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵。運(yùn)用逆向設(shè)計(jì)方法：獲取電蚊香外觀點(diǎn)云數(shù)據(jù)、點(diǎn)云處理、逆向建模獲取電蚊香外觀，縮短了產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期。

關(guān)鍵詞：點(diǎn)云數(shù)據(jù);逆向建模;電蚊香

中圖分類號(hào)：V223.2??????? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2020.07.018

Reverse Design of Electric Mosquito Coil

Jin Fengfeng，Qu Keke，F(xiàn)an Zekun

（Jiyuan Vocational and Technical College，Jiyuan 45900，China）

Abstract： The use of electric mosquito coils was getting wider and wider， and product appearance was the key to enterprise competition. Using reverse design method： Obtained point cloud data of electric mosquito coil appearance， processed point cloud，obtained electric mosquito coil appearance by reversing modeling? ，could short product design cycle

Keywords： point cloud data; inverse modeling; electric mosquito coil

0 引言

隨著科技發(fā)展，電蚊香逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)的蚊香。目前，我國(guó)電蚊廠家眾多，相互之間競(jìng)爭(zhēng)激烈。電蚊香原理基本相同，而核心競(jìng)爭(zhēng)力在電蚊香外形。電蚊香外形具有非標(biāo)準(zhǔn)曲面，適合運(yùn)用逆向設(shè)計(jì)方法快速獲取新產(chǎn)品外形的CAD模型，從而縮短新產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期。

1 逆向工程設(shè)計(jì)流程

逆向工程設(shè)計(jì)的一般流程分為三個(gè)階段：

采集點(diǎn)云數(shù)據(jù)：運(yùn)用數(shù)據(jù)測(cè)量設(shè)備獲取實(shí)物模型表面點(diǎn)云;

點(diǎn)云處理：運(yùn)用相關(guān)技術(shù)手段，消除多余的點(diǎn)，獲取比較整齊的點(diǎn)云，并多邊形化;

逆向建模：利用處理好的數(shù)據(jù)，在逆向工程軟件中進(jìn)行曲面重構(gòu)和曲面拼接，獲得原有產(chǎn)品的3D模型。

2 電蚊香外形逆向設(shè)計(jì)

市場(chǎng)上銷售的電蚊香產(chǎn)品較多。針對(duì)圖1所示蚊香外形進(jìn)行逆向設(shè)計(jì)，此電蚊香外形具有以下特點(diǎn)：（1）自由曲面多，實(shí)物模型用正向設(shè)計(jì)軟件很難建立模型;（2）表面啞光，容易貼定位標(biāo)點(diǎn);（3）尺寸適中，方便快速采集數(shù)據(jù);（4）電蚊香本身精度不高。

掃描前對(duì)電蚊香進(jìn)行噴粉和粘貼標(biāo)志點(diǎn)處理如圖1所示。噴粉可增強(qiáng)模型表面的反射效果，使物品表面產(chǎn)生漫反射。著色劑要均勻、厚薄適中。標(biāo)志點(diǎn)是模型空間定位和表面數(shù)據(jù)拼接主要依據(jù)。系統(tǒng)無(wú)法識(shí)別標(biāo)志點(diǎn)自身的表面情況，默認(rèn)以平面的形式填空，因此標(biāo)志點(diǎn)不能貼在零件特征處和曲率變化大的位置。貼標(biāo)志點(diǎn)距離一般是8～20 cm，原則是在平面或者曲率變化較小的位置貼較少的標(biāo)志點(diǎn)，在特征多的位置或者曲率變化較大的位置貼較多的標(biāo)志點(diǎn)，標(biāo)志點(diǎn)越零亂掃描效果越好。

2.1 獲取點(diǎn)云數(shù)據(jù)

利用win3DD單目三維掃描儀獲取點(diǎn)云數(shù)據(jù)。新建一個(gè)工程，將電蚊香架置轉(zhuǎn)盤上，確定轉(zhuǎn)盤和電蚊香在十字中間，設(shè)置三維掃描儀對(duì)比度、亮度、曝光度，如圖2所示。分層掃描后，將點(diǎn)云數(shù)據(jù)拼接合成整體點(diǎn)云如圖3所示。

2.2 點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理

點(diǎn)云處理的階段劃分與產(chǎn)品復(fù)雜程度和建模要求有關(guān)。本產(chǎn)品點(diǎn)云處理分為兩個(gè)階段：點(diǎn)階段和多邊形階段。

2.2.1 點(diǎn)階段

點(diǎn)階段是運(yùn)用一系列技術(shù)將獲取點(diǎn)云數(shù)據(jù)變成完整的理想的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。主要是對(duì)產(chǎn)品的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，將其處理為整齊、有序、簡(jiǎn)單的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。處理操作包括將點(diǎn)云著色、選擇非連接項(xiàng)、去除體外弧點(diǎn)、刪除非連接點(diǎn)云、減少噪音等技術(shù)操作，并封裝成多邊形。

2.2.2 多邊形階段

多邊形階段的主要作用是對(duì)多邊形網(wǎng)格數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化處理，獲得理想的三角面片網(wǎng)格，提高后續(xù)的建模質(zhì)量。主要操作包括去除流線、修補(bǔ)邊界、刪除釘狀物、填充孔、去除特征、數(shù)據(jù)保存。保存數(shù)據(jù)處理后的數(shù)據(jù)如圖4所示。

2.3 逆向建摸

對(duì)質(zhì)量要求不高的產(chǎn)品，比如工藝品可以直接制造。產(chǎn)品質(zhì)量要求高的時(shí)候，需要進(jìn)一步進(jìn)行逆向建模，獲取3D模型，方便設(shè)計(jì)師對(duì)產(chǎn)品進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)，獲取更好的產(chǎn)品。

逆向建模主要作用是運(yùn)用二維和三維技術(shù)進(jìn)行草繪和編輯。通過(guò)相關(guān)工具，在二維或者三維模式生成草圖，在三維模式下生成實(shí)體或者曲面?；静襟E：對(duì)齊坐標(biāo)系，將掃描坐標(biāo)系和建模軟件坐標(biāo)系對(duì)齊，方便建模、劃分領(lǐng)域。產(chǎn)品建模，運(yùn)用軟件的相關(guān)命令建立響應(yīng)特征。建模后模型外形如圖5a，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖5b所示。

3 結(jié)論

通過(guò)運(yùn)用逆向設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)出了電蚊香，大大縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)周期，提高電蚊香設(shè)計(jì)效率，為其他相關(guān)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)提供方法參考。

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