UG在逆向工程中的應(yīng)用

1、UG軟件在逆向工程中的應(yīng)用內(nèi)容摘要要:而逆逆向工程程則是一一個(gè)“從從有到無無”的過過程，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、ICEEM、CCopyyCADD和RaapiddForrm等，這些軟軟件非常常適合處處理大量量掃描的的點(diǎn)云數(shù)數(shù)據(jù)。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。二二、數(shù)據(jù)據(jù)點(diǎn)的輸輸入用UUG軟件件做逆向向工程，使用的的測(cè)量設(shè)設(shè)備大多多都是接接觸式手手動(dòng)三坐坐標(biāo)劃線線機(jī)，主主要針對(duì)對(duì)剖面、輪廓

2、和和特征線線進(jìn)行測(cè)測(cè)量，測(cè)測(cè)量的數(shù)數(shù)據(jù)點(diǎn)不不是很多多，UGG處理起起來也比比較容易易。一、前言言 傳統(tǒng)統(tǒng)的產(chǎn)品品設(shè)計(jì)一一般都是是“從無無到有”的過程程，設(shè)計(jì)計(jì)人員首首先構(gòu)思思產(chǎn)品的的外形、性能以以及大致致的技術(shù)術(shù)參數(shù)等等，再利利用CAAD建立立產(chǎn)品的的三維數(shù)數(shù)字化模模型，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，這樣樣的過程程可稱為為“正向向設(shè)計(jì)”。而逆逆向工程程則是一一個(gè)“從從有到無無”的過過程，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、Coppy

3、CAAD和RRapiidFoorm等等，這些些軟件非非常適合合處理大大量掃描描的點(diǎn)云云數(shù)據(jù)。例如，對(duì)一個(gè)個(gè)小車的的外型進(jìn)進(jìn)行激光光掃描，大約可可以得到到30萬萬個(gè)測(cè)量量點(diǎn)，通通過專業(yè)業(yè)的Suurfaacerr軟件建建構(gòu)而得得到數(shù)字字模型，達(dá)到了了預(yù)期的的效果。同時(shí)，我們也也對(duì)UGG在逆向向工程中中的應(yīng)用用進(jìn)行了了探索，在過程程中得到到了一些些經(jīng)驗(yàn)，下面詳詳細(xì)介紹紹如下。 二、數(shù)據(jù)點(diǎn)點(diǎn)的輸入入 用UUG軟件件做逆向向工程，使用的的測(cè)量設(shè)設(shè)備大多多都是接接觸式手手動(dòng)三坐坐標(biāo)劃線線機(jī)，主主要針對(duì)對(duì)剖面、輪廓和和特征線線進(jìn)行測(cè)測(cè)量，測(cè)測(cè)量的數(shù)數(shù)據(jù)點(diǎn)不不是很多多，UGG處理起起來也比比較容易易。 但但是

4、本文文的車模模型用激激光掃描描測(cè)到的的數(shù)據(jù)點(diǎn)點(diǎn)多達(dá)330萬個(gè)個(gè)，這么么多的數(shù)數(shù)據(jù)點(diǎn)輸輸入U(xiǎn)GG是很困困難的，因此我我們?cè)赟Surffaceer軟件件里對(duì)點(diǎn)點(diǎn)云數(shù)據(jù)據(jù)進(jìn)行了了除噪、稀疏等等預(yù)處理理。而為為了準(zhǔn)確確地保持持原來的的特征點(diǎn)點(diǎn)和輪廓廓點(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，如圖11所示。 圖1 輸輸入數(shù)據(jù)據(jù)三、通過過點(diǎn)構(gòu)造造曲線 1.在在連線過過程中，一般是是先連特特征線點(diǎn)點(diǎn)，后連連剖面點(diǎn)點(diǎn)。在連連線前應(yīng)應(yīng)有合理理的規(guī)劃劃，根據(jù)據(jù)此車的的形狀和和特征確確定如何何分面，以便確確定哪些些點(diǎn)應(yīng)該該連接，并對(duì)以以后的構(gòu)構(gòu)面方法法做到心心中有數(shù)數(shù)，連線線的誤

5、差差一般控控制在00.4mmm以下下。 22.常用用到的是是直線、圓弧和和樣條線線（spplinne），其中最最常用的的是樣條條線。一一般選用用“thhrouugh poiint” 方式式，階次次最好為為3階，因?yàn)殡A階次越高高，柔軟軟性越差差，即變變形困難難，且后后續(xù)處理理速度慢慢，數(shù)據(jù)據(jù)交換困困難。 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)整時(shí)時(shí)常用的的一種方方法是EEditt Spplinne，一一般常用用Ediit ppolee選項(xiàng)，包括移移動(dòng)、添添加控制制點(diǎn)以及及控制極極點(diǎn)沿某某個(gè)方

6、向向移動(dòng)，方便對(duì)對(duì)樣條進(jìn)進(jìn)行編輯輯，此外外，曲線線的斷開開（diividde）、橋接（briidgee）和光光順曲線線（Smmootth sspliine）也經(jīng)常常用到。 總之之，在生生成面之之前需要要做大量量的調(diào)線線工作，調(diào)線時(shí)時(shí)可以使使用曲率率梳對(duì)其其進(jìn)行分分析，以以保證曲曲線的質(zhì)質(zhì)量，如如圖2所所示。 圖2 構(gòu)構(gòu)造的曲曲線四、構(gòu)造造曲面 因?yàn)檐囓嚿硪笄笥辛鲿硶车耐庑涡?、光順順的外表表面，因因此在?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)，這樣才才能形成成一個(gè)沒沒有接痕痕的曲面面。另外外，構(gòu)造造曲面時(shí)時(shí)，還要要根據(jù)具具體情況況

7、選擇合合適的構(gòu)構(gòu)造方法法。 11.構(gòu)造造曲面的的方法 (1)最常用用的構(gòu)造造方法是是Thooughh Cuurvee Meesh，不僅可可以保證證曲面邊邊界曲率率的連續(xù)續(xù)性，還還可以控控制四周周邊界曲曲率（相相切），而Thhouggh ccurvves只只能保證證兩邊曲曲率。 (2)使用較較多的還還有nxxn命令令，可以以動(dòng)態(tài)顯顯示正在在創(chuàng)建的的曲面，還可以以隨時(shí)增增、減定定義曲線線串，而而曲面也也將隨之之改變。同樣，還可以以保持與與相鄰面面的G00、G11以及GG2連續(xù)續(xù)。 (3)在在構(gòu)造曲曲面時(shí)，經(jīng)常會(huì)會(huì)遇到三三邊曲面面和五邊邊曲面。一般做做條曲線線，把三三邊曲面面轉(zhuǎn)化為為四邊曲曲面，或或

8、將邊界界線延伸伸，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。其中，在曲面面上，做做樣條線線（cuurvee onn suurfaace）和修剪剪（trrim）是常用用到的兩兩個(gè)命令令，如圖圖3所示示。 圖3 構(gòu)構(gòu)建的三三角面(4)構(gòu)構(gòu)造完外外表面，要進(jìn)行行鏡像處處理。在在曲面的的中心處處常會(huì)出出現(xiàn)凸起起，顯得得曲面不不光順，一般都都是把曲曲面的中中心處剪剪切掉，然后通通過橋接接使之平平滑。 (5)構(gòu)造曲曲面時(shí)，兩個(gè)面面之間往往往有“折痕”，曲面面很不光光順，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)問問題，可可以通過過Thooughh cuurvee meesh 設(shè)置邊

9、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（NX33）選項(xiàng)項(xiàng)，可以以使兩個(gè)個(gè)曲面的的邊界相相匹配，從而使使曲率連連續(xù)。另另外，即即使兩個(gè)個(gè)曲面不不相接，mattch edgge命令令也可以以將一個(gè)個(gè)曲面的的邊界自自動(dòng)延伸伸并重合合至另一一個(gè)曲面面的邊界界。 (6)在在構(gòu)造單單張且較較為平坦坦的曲面面時(shí)，直直接用點(diǎn)點(diǎn)云構(gòu)面面（frrom poiint clooud）將會(huì)更更方便、更準(zhǔn)確確。有時(shí)時(shí)面之間間的空隙隙需要橋橋接（BBriddge），以保保證曲面面光滑過過渡。當(dāng)當(dāng)曲面求求交時(shí)，進(jìn)行圓圓角處理理也會(huì)使使兩曲面面圓滑過過渡。 2.構(gòu)構(gòu)造曲面面應(yīng)注意意的幾個(gè)

10、個(gè)問題 (1)構(gòu)面最最關(guān)鍵的的是抓住住樣件特特征，還還需要簡(jiǎn)簡(jiǎn)潔，曲曲面面積積盡量大大，而張張數(shù)不要要太多。另外，還要合合理分面面以提高高建模效效率。 (2)在構(gòu)建建曲面過過程中，有時(shí)需需要再加加連一些些線條，以便構(gòu)構(gòu)造曲面面，連線線和構(gòu)面面需要經(jīng)經(jīng)常交替替進(jìn)行。曲面建建成后，要檢查查曲面的的誤差，一般測(cè)測(cè)量點(diǎn)到到面的誤誤差，誤誤差不要要超過11mm。 (33)構(gòu)造造曲面階階次要盡盡量小，一般推推薦為33階。因因?yàn)?，高高階次的的片體使使其與其其他CAAD系統(tǒng)統(tǒng)間成功功交換數(shù)數(shù)據(jù)的可可能性減減少，其其他CAAD系統(tǒng)統(tǒng)也可能能不支持持高階次次的曲面面。階次次高，則則片體比比較“剛剛硬”，曲面偏偏離

11、極點(diǎn)點(diǎn)較遠(yuǎn)，在極點(diǎn)點(diǎn)編輯曲曲面時(shí)很很不方便便。另外外，階次次低還有有利于增增加一些些圓角、斜度和和增厚等等特征，有利于于下一步步編程加加工，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)造實(shí)實(shí)體 構(gòu)構(gòu)建完外外表面后后，需要要構(gòu)建實(shí)實(shí)體數(shù)字字模型。如果模模型較簡(jiǎn)簡(jiǎn)單且曲曲率變化化不大時(shí)時(shí)，把它它們縫合合成一個(gè)個(gè)整體，再使用用增厚指指令就可可建立實(shí)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)整整體，再再把車底底補(bǔ)面成成為一個(gè)個(gè)封閉的的片體，從而成成為一個(gè)個(gè)實(shí)體，但由于于車底部部曲面的的曲率變

12、變化比較較大，往往往實(shí)現(xiàn)現(xiàn)不了抽抽殼命令令。因此此，首先先需要先先偏置外外表面的的各個(gè)片片體，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，使之成成為封閉閉的片體體，從而而自動(dòng)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為實(shí)實(shí)體，此此過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。小車車外表面面各個(gè)片片體偏值值的情況況，如圖圖4所示示。 圖4 曲曲面的偏偏值圖4中的的箭頭表表示偏值值的方向向，如果果箭頭反反向，只只要輸入入負(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：

13、(11)由于于曲面本本身曲率率太大，基本曲曲面有法法線突變變的情況況； (2)偏偏值距離離太大而而造成偏偏值后自自相交，導(dǎo)致偏偏值失敗?。ū疚奈闹邪研⌒≤嚻w體統(tǒng)一偏偏值2毫毫米）； (33)被偏偏值曲面面的品質(zhì)質(zhì)不好，局部有有波紋，只能修修改好曲曲面后再再進(jìn)行偏偏值； (4)還有一一些曲面面看起來來很好，但就是是不能偏偏值，遇遇到這種種情況可可用Exxtraact Geoomettry轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化成BB 曲面面后再進(jìn)進(jìn)行偏值值。 以以上四種種情況在在構(gòu)造曲曲面時(shí)都都可能遇遇到，要要學(xué)會(huì)分分析其原原因。 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，用各種種曲面編編輯手段段構(gòu)建內(nèi)內(nèi)表

14、面，然后縫縫合內(nèi)表表面和外外表面。縫合時(shí)時(shí)，經(jīng)常常會(huì)縫合合失敗，一般有有下列幾幾種可能能。 (1)縫縫合時(shí)，縫合的的偏體太太多。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。遇到到此類問問題，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)行縫合合。 (4)邊邊緣上有有難以察察覺的微微小畸形形或其他他幾何缺缺陷?？煽删植糠欧糯螅M(jìn)進(jìn)行表面面分析檢檢查幾

15、何何缺陷，如果確確實(shí)存在在幾何缺缺陷，則則修改或或重建片片體后重重新縫合合。 33.縫合合的有效效性 最最后需要要注意的的是，雖雖然執(zhí)行行了縫合合命令，計(jì)算機(jī)機(jī)也沒有有給出錯(cuò)錯(cuò)誤提示示，看似似縫合成成功，其其實(shí)未必必。有的的片體在在縫合完完成后，放大時(shí)時(shí)會(huì)看到到有亮顯顯點(diǎn)或亮亮顯線，甚至還還有空隙隙。因此此，在縫縫合完成成后，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，就意味味著此部部位沒有有縫合成成功，必必須取消消縫合操操作，重重新進(jìn)行行縫合，否則將將給后續(xù)續(xù)的實(shí)體體建模工工作帶來來困難，但如果果僅外周周邊亮顯顯，則說說明縫合合成功，如圖55所示。 圖5 內(nèi)內(nèi)外表面面與橫截截面的縫縫合4.生成成實(shí)體 把內(nèi)、外表面面和橫截截面縫合合成一個(gè)個(gè)閉合的的片體，