UG軟件在逆向工程中的應(yīng)用

【最新卓越管理方案您可自由編輯】（建筑工程管理）UG軟件在逆向工程中的應(yīng)用多年的企業(yè)咨詢顧問經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過實(shí)戰(zhàn)驗(yàn)證可以落地執(zhí)行的卓越管理方案，值得您下載擁有UG軟件在逆向工程中的應(yīng)用介紹了在逆向工程中如何用UG做逆向設(shè)計(jì)。壹般是先輸入測得的數(shù)據(jù)點(diǎn)云，根據(jù)數(shù)據(jù)點(diǎn)連線，然后構(gòu)建曲面。最后又介紹了把片體構(gòu)造為實(shí)體的過程和方法。壹、前言傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)壹般都是“從無到有”的過程，設(shè)計(jì)人員首先構(gòu)思產(chǎn)品的外形、性能以及大致的技術(shù)參數(shù)等，再利用CAD建立產(chǎn)品的三維數(shù)字化模型，最終將模型轉(zhuǎn)入制造流程，完成產(chǎn)品的整個(gè)設(shè)計(jì)制造周期，這樣的過程可稱為“正向設(shè)計(jì)”。而逆向工程則是壹個(gè)“從有到無”的過程，就是根據(jù)已有的產(chǎn)品模型，反向推出產(chǎn)品的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，包括設(shè)計(jì)圖紙和數(shù)字模型。逆向工程的專業(yè)軟件有Surfacer、ICEM、CopyCAD和RapidForm等，這些軟件非常適合處理大量掃描的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。例如，對壹個(gè)小車的外型進(jìn)行激光掃描，大約能夠得到30萬個(gè)測量點(diǎn)，通過專業(yè)的Surfacer軟件建構(gòu)而得到數(shù)字模型，達(dá)到了預(yù)期的效果。同時(shí)，我們也對UG在逆向工程中的應(yīng)用進(jìn)行了探索，在過程中得到了壹些經(jīng)驗(yàn)，下面詳細(xì)介紹如下。二、數(shù)據(jù)點(diǎn)的輸入用UG軟件做逆向工程，使用的測量設(shè)備大多都是接觸式手動(dòng)三坐標(biāo)劃線機(jī)，主要針對剖面、輪廓和特征線進(jìn)行測量，測量的數(shù)據(jù)點(diǎn)不是很多，UG處理起來也比較容易。可是本文的車模型用激光掃描測到的數(shù)據(jù)點(diǎn)多達(dá)30萬個(gè)，這么多的數(shù)據(jù)點(diǎn)輸入U(xiǎn)G是很困難的，因此我們在Surfacer軟件里對點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行了除噪、稀疏等預(yù)處理。而為了準(zhǔn)確地保持原來的特征點(diǎn)和輪廓點(diǎn)，我們大體構(gòu)造了輪廓線和特征線，和點(diǎn)云數(shù)據(jù)壹起導(dǎo)入U(xiǎn)G中，如圖1所示。圖1輸入數(shù)據(jù)三、通過點(diǎn)構(gòu)造曲線.在連線過程中，壹般是先連特征線點(diǎn)，后連剖面點(diǎn)。在連線前應(yīng)有合理的規(guī)劃，根據(jù)此車的形狀和特征確定如何分面，以便確定哪些點(diǎn)應(yīng)該連接，且對以后的構(gòu)面方法做到心中有數(shù)，連線的誤差壹般控制在0.4mm以下。.常用到的是直線、圓弧和樣條線（spline），其中最常用的是樣條線。壹般選用“throughpoint”方式，階次最好為3階，因?yàn)殡A次越高，柔軟性越差，即變形困難，且后續(xù)處理速度慢，數(shù)據(jù)交換困難。.因測量時(shí)有誤差以及模型外表面不光滑等原因，連成的樣條線不光順時(shí)仍需要進(jìn)行調(diào)整，否則構(gòu)造出的曲面也不光滑。調(diào)整時(shí)常用的壹種方法是EditSpline，壹般常用Editpole選項(xiàng)，包括移動(dòng)、添加控制點(diǎn)以及控制極點(diǎn)沿某個(gè)方向移動(dòng)，方便對樣條進(jìn)行編輯，此外，曲線的斷開（divide）、橋接（bridge）和光順曲線（Smoothspline）也經(jīng)常用到?？傊?，在生成面之前需要做大量的調(diào)線工作，調(diào)線時(shí)能夠使用曲率梳對其進(jìn)行分析，以保證曲線的質(zhì)量，如圖2所示。圖2構(gòu)造的曲線四、構(gòu)造曲面因?yàn)檐嚿硪笥辛鲿车耐庑?、光順的外表面，因此在?gòu)造曲面的時(shí)候，要分成若干曲面進(jìn)行，尤其要保證面和面之間能夠相切連續(xù)或曲率連續(xù)，這樣才能形成壹個(gè)沒有接痕的曲面。另外，構(gòu)造曲面時(shí)，仍要根據(jù)具體情況選擇合適的構(gòu)造方法。.構(gòu)造曲面的方法⑴最常用的構(gòu)造方法是ThoughCurveMesh，不僅能夠保證曲面邊界曲率的連續(xù)性，仍能夠控制四周邊界曲率（相切），而Thoughcurves只能保證倆邊曲率。（2）使用較多的仍有nxn命令，能夠動(dòng)態(tài)顯示正在創(chuàng)建的曲面，仍能夠隨時(shí)增、減定義曲線串，而曲面也將隨之改變。同樣，仍能夠保持和相鄰面的G0、G1以及G2連續(xù)。(3)在構(gòu)造曲面時(shí)，經(jīng)常會遇到三邊曲面和五邊曲面。壹般做條曲線，把三邊曲面轉(zhuǎn)化為四邊曲面，或?qū)⑦吔缇€延伸，把五邊曲面轉(zhuǎn)化成四邊曲面，用以重構(gòu)曲面。其中，在曲面上，做樣條線(curveonsurface)和修剪(trim)是常用到的倆個(gè)命令，如圖3所示。圖3構(gòu)建的三角面(4)構(gòu)造完外表面，要進(jìn)行鏡像處理。在曲面的中心處常會出現(xiàn)凸起，顯得曲面不光順，壹般都是把曲面的中心處剪切掉，然后通過橋接使之平滑。(5)構(gòu)造曲面時(shí)，倆個(gè)面之間往往有“折痕”，曲面很不光順，主要是因?yàn)閭z個(gè)面相切不連續(xù)造成的。解決這個(gè)問題，能夠通過Thoughcurvemesh設(shè)置邊界相切連續(xù)選項(xiàng)，仍能夠在構(gòu)造曲面后選擇matchedge(NX3)選項(xiàng)，能夠使倆個(gè)曲面的邊界相匹配，從而使曲率連續(xù)。另外，即使倆個(gè)曲面不相接，matchedge命令也能夠?qū)⒁紓€(gè)曲面的邊界自動(dòng)延伸且重合至另壹個(gè)曲面的邊界。(6)在構(gòu)造單張且較為平坦的曲面時(shí)，直接用點(diǎn)云構(gòu)面(frompointcloud)將會更方便、更準(zhǔn)確。有時(shí)面之間的空隙需要橋接(Bridge)，以保證曲面光滑過渡。當(dāng)曲面求交時(shí)，進(jìn)行圓角處理也會使倆曲面圓滑過渡。.構(gòu)造曲面應(yīng)注意的幾個(gè)問題(1)構(gòu)面最關(guān)鍵的是抓住樣件特征，仍需要簡潔，曲面面積盡量大，而張數(shù)不要太多。另外，仍要合理分面以提高建模效率。(2)在構(gòu)建曲面過程中，有時(shí)需要再加連壹些線條，以便構(gòu)造曲面，連線和構(gòu)面需要經(jīng)常交替進(jìn)行。曲面建成后，要檢查曲面的誤差，壹般測量點(diǎn)到面的誤差，誤差不要超過1mm。⑶構(gòu)造曲面階次要盡量小，壹般推薦為3階。因?yàn)椋唠A次的片體使其和其他CAD系統(tǒng)間成功交換數(shù)據(jù)的可能性減少，其他CAD系統(tǒng)也可能不支持高階次的曲面。階次高，則片體比較“剛硬”，曲面偏離極點(diǎn)較遠(yuǎn)，在極點(diǎn)編輯曲面時(shí)很不方便。另外，階次低仍有利于增加壹些圓角、斜度和增厚等特征，有利于下壹步編程加工，提高后續(xù)生成數(shù)控加工刀軌的速度。五、構(gòu)造實(shí)體構(gòu)建完外表面后，需要構(gòu)建實(shí)體數(shù)字模型。如果模型較簡單且曲率變化不大時(shí)，把它們縫合成壹個(gè)整體，再使用增厚指令就可建立實(shí)體，但在大多數(shù)情況下卻不可能實(shí)現(xiàn)，對本文中的模型更是如此。如果把外表面縫合成壹個(gè)整體，再把車底補(bǔ)面成為壹個(gè)封閉的片體，從而成為壹個(gè)實(shí)體，但由于車底部曲面的曲率變化比較大，往往實(shí)現(xiàn)不了抽殼命令。因此，首先需要先偏置外表面的各個(gè)片體，再構(gòu)建出內(nèi)、外表面的橫截面，最后把做出的橫截面和內(nèi)、外表面縫合起來，使之成為封閉的片體，從而自動(dòng)轉(zhuǎn)化為實(shí)體，此過程壹般包括以下四個(gè)方面。.曲面的偏值用Offset指令同時(shí)選多個(gè)面或全選以提高效率。小車外表面各個(gè)片體偏值的情況，如圖4所示。圖4曲面的偏值圖4中的箭頭表示偏值的方向，如果箭頭反向，只要輸入負(fù)值即可。不是任何曲面都能夠?qū)崿F(xiàn)偏值，不能實(shí)現(xiàn)偏值壹般有以下幾種原因：(1)由于曲面本身曲率太大，基本曲面有法線突變的情況；(2)偏值距離太大而造成偏值后自相交，導(dǎo)致偏值失敗(本文中把小車片體統(tǒng)壹偏值2毫米)；(3)被偏值曲面的品質(zhì)不好，局部有波紋，只能修改好曲面后再進(jìn)行偏值；(4)仍有壹些曲面見起來很好，但就是不能偏值，遇到這種情況可用ExtractGeometry轉(zhuǎn)化成B曲面后再進(jìn)行偏值。之上四種情況在構(gòu)造曲面時(shí)都可能遇到，要學(xué)會分析其原因。.曲面的縫合偏值后的曲面仍需要裁剪或者補(bǔ)面，用各種曲面編輯手段構(gòu)建內(nèi)表面，然后縫合內(nèi)表面和外表面?？p合時(shí)，經(jīng)常會縫合失敗，壹般有下列幾種可能。(1)縫合時(shí)，縫合的偏體太多。應(yīng)該每次只縫合少數(shù)幾個(gè)片體，需要多次縫合。(2)縫合公差小于倆個(gè)被縫合曲面相鄰邊之間的距離。遇到此類問題，壹般是加大縫合公差后，再進(jìn)行縫合。⑶倆個(gè)表面延伸后不能交匯，邊緣形狀不匹配。如果片體不是B曲面，則需要先將片體轉(zhuǎn)化為B曲面，使之和對應(yīng)的另壹片體的邊匹配，再進(jìn)行縫合。(4)邊緣上有難以察覺的微小畸形或其他幾何缺陷?？删植糠糯?，進(jìn)行表面分析檢查幾何缺陷，如果確實(shí)存在幾何缺陷，則修改或重建片體后重新縫合。.縫合的有效性最后需要注意的是，雖然執(zhí)行了縫合命令，計(jì)算機(jī)也沒有給出錯(cuò)誤提示，見似縫合成功，其實(shí)未必。有的片體在縫合完成后，放大時(shí)會見到有亮顯點(diǎn)或亮顯線，甚至仍有空隙。因此，在縫合完成后，壹定要立即檢查縫合的有效性。若在縫合線上出現(xiàn)了亮顯點(diǎn)或亮顯線，就意味著此部位沒有縫合成功，必須取消縫合操作，重新進(jìn)行縫合，否則將給后續(xù)的實(shí)體建模工作帶來困難，但如果僅外周邊亮顯，則說明縫合成功，如圖5所示。圖5內(nèi)外表面和橫截面的縫合.生成實(shí)體把內(nèi)、外表面和橫截面縫合成壹個(gè)閉合的片體，則片體將自動(dòng)轉(zhuǎn)化為實(shí)體，如