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Pro/ Engineer 在逆向工程曲面造型上的应用
摘 要
介绍了在逆向工程曲面建模过程中,使用美国PTC 公司的Pro/Engineer 三维造型软件,处理由三坐标测量机所测得的大量点数据,建立符合工程要求的曲面的方法。着重阐述了由大量数据点进行不规则曲线、曲面反求的完整技术。探讨了在Pro/ Engineer 环境下,直接从三坐标测量机产生的数据文档生成合乎工程要求的三维曲线,进而生成三维曲面的方法。通过对实验测量的涡轮表面数据的处理,在Pro/ Engineer 中建立了符合工程要求的涡轮曲面,从而证实了本方法的确实可行性。
关键词:逆向工程;Pro/ Engineer 软件;三维曲线;曲面建模
Appl ications of Pro/ Engineer in ReverseEngineering Surface
Model ing
Abstract
Introduced in the process of reverse engineering in surface modeling by Pro/ Engineer software produced by PTC corp. ,and theway to build satisfactory surface models composed of large 3D - points datum surveyed by CMM (Coordinate Measuring Machine) . Theemphasis is to build anomalistic curves and surfaces from numbers of datum. This paper especially probes into how to produce engineering 3D - curve directly from CMM datum file under Pro/ Engineer environment . Through dealing with the datum of turbo gathered by CMMand building turbo surface ,the method is proved to be feasible.
Key words :reverse engineering ;pro/ engineer software ;3D - curve ;surface modeling
0 引 言
在没有设计图纸或者设计图纸不完整以及没有CAD模型的情况下,在对零件原形进行测量的基础上形成零件的设计图纸或CAD 模型,并以此为依据生成数控加工的NC 代码,加工复制出一个相同的零件,即所谓的逆向工程(Reverse Engineering) 。逆向工程一般可分为四个阶段:零件原形的数字化、从测量数据中提取零件原形的几何特征、零件原形CAD模型的重建、重建CAD 模型的检验与修正。当零件原形数字化后形成一系列的空间离散点,生成原形的CAD 模型就是要在这些离散点的基础上,应用计算机辅助几何设计的有关技术,构造零件原形的CAD 模型。通常对于含有自由曲面的复杂型面,用一张曲面来拟合所有的数据点是不可行的,一般首先按照原形所具有的特征,将测量数据点分割成不同的区域,各个区域分别拟合出不同的曲面,然后应用曲面求交或曲面间过渡的方法将不同的曲面连接起来构成一个整体[ 1 ] 。
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2. 3 轮廓曲线及控制曲线的生成
创建曲面的方法很多,可以用点阵直接生成曲面,可以用曲线通过变截面扫掠、四个边界线等方法生成曲面,也可以结合点阵和曲线的信息来创建曲面[ 3 ] 。这里,笔者采用由曲线来创建曲面。曲线可以是精确通过点阵的,也可以是很光顺的(通过点阵代表的曲线主要形状进行混合) ,或介于两者之间。利用3 . pts 格式文档,可以非常方便地由从3D 测量仪得到的电子数据文档生成空间曲线,这些曲线通过测量点,并且样条拟合,如图3 所示。曲线创建好后,可以改变控制点的数目来调整曲线。控制点增多则形状吻合度好,但是可能会出现波动,曲线粗糙而不光顺,控制点减少则曲线较为光顺。观察并调整曲线的曲率分布,对于变化较急剧的地方要手工干涉,可以手工调整曲线曲率至曲线平滑。用这种方法,可以将测量机上测得的电子数据经过处理后,转换成三维曲线,最后得到模型线框图,如图4 所示。
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2. 6 曲面分析
曲面完成后,应该进行诸如任意截面的连续性、曲面曲率连续性等检查,以便查看曲面拟合的优劣,在设计的任何时候都可以查出曲面缺陷,进行适时的修改,避免在加工阶段生产出不合格的产品。进行高斯曲率、截面曲率、斜率、反射曲线、加亮曲线和半径值等分析,方便了设计人员即时检验设计曲面的质量,以便设计出高质量的符合工程要求的曲面。 (转载自科教范文网http://fw.nseac.com)
3 结 论
逆向工程一般是通过三坐标测量机或激光扫描机等数据采集设备获取复杂零件的三维数据点,进而利用软件进行数据点处理,实现模型设计。逆向工程主要包含两项内容,一是实物模型表面数据点的获取,即数字化技术;二是曲面造型技术。逆向工程技术与NC 加工技术或者快速成型技术相结合能使产品开发、研制周期大大缩短,为新产品进入市场创造先机,从而带来巨大经济效益。逆向工程通常执行模型的仿制、开发工作。基于原型或实物的逆向工程因其快捷的开发方式,极大地缩短了产品的开发周期,因而在设计和制造领域有着广泛的技术需求。特别是对于没有原始几何信息的零件,逆向工程是完成零件精确几何造型的惟一手段,因而在模具设计和制造中成为技术热点。同时由于逆向工程能够提供原始产品的主要外形特征,进而对其几何外形进行改进,实现产品的快速改形,故能够满足系列化、多样化的要求。
参考文献:
[1 ] 王志奎. CimatronCAD/ CAM 软件在汽车排气管逆向工程
中的应用[J ] . 模具工业,2002 ,13 (7) :319 - 321.
[2 ] 云杰媒体工作室. Pro/ ENGINEER 中文版零件设计高级指
南[M] . 北京:北京大学出版社,2003.
[ 3 ] 严 烈. Pro/ ENGINEER 2001 高级应用与实例[M] . 北京:
冶金工业出版社,2003.Pro/ Engineer 提供了许多曲面分析工具,可以对曲面