UG軟件在逆向工程中應(yīng)用內(nèi)容摘要:而逆向工程則是一個(gè)“從有到無”過程，就是根據(jù)已有產(chǎn)品模型，反向推出產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，包括設(shè)計(jì)圖紙和數(shù)字模型。逆向工程專業(yè)軟件有Surfacer、ICEMCopyCA于口RapidForm等，這些軟件非常適合處理大量掃描點(diǎn)云數(shù)據(jù)。同時(shí)，我們也對(duì) UG在逆向工程中應(yīng)用進(jìn)行了探索，在過程中得到了一些經(jīng)驗(yàn)，下面詳細(xì)介紹如下。二、數(shù)據(jù)點(diǎn)輸入用UG軟件做逆向工程，使用測量設(shè)備大多都是接觸式手動(dòng)三坐標(biāo)劃線機(jī)，主要針對(duì)剖面、輪廓和特征線進(jìn)行測量，測量數(shù)據(jù)點(diǎn)不是很多，UG處理起來也比較容易。一、前言傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)一般都是“從無到有”過程，設(shè)計(jì)人員首先構(gòu)思產(chǎn)品外形、性能以及大致技術(shù)參數(shù)等，再利用CAD建立產(chǎn)品三維數(shù)字化模型，最終將模型轉(zhuǎn)入制造流程，完成產(chǎn)品整個(gè)設(shè)計(jì)制造周期，這樣過程可稱為“正向設(shè)計(jì)”。而逆向工程則是一個(gè)“從有到無”過程，就是根據(jù)已有產(chǎn)品模型，反向推出產(chǎn)品設(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點(diǎn)云數(shù)據(jù)。例如，對(duì)一個(gè)小車外型進(jìn)行激光掃描，大約可以得到30萬個(gè)測量點(diǎn)，通過專業(yè)Sufacer軟件建構(gòu)而得到數(shù)字模型，達(dá)到了預(yù)期效果。同時(shí)，我們也對(duì)UG在逆向工程中應(yīng)用進(jìn)行了探索，在過程中得到了一些經(jīng)驗(yàn)，下面詳細(xì)介紹如下。二、數(shù)據(jù)點(diǎn)輸入用UG軟件做逆向工程，使用測量設(shè)備大多都是接觸式手動(dòng)三坐標(biāo)劃線機(jī)，主要針對(duì)剖面、輪廓和特征線進(jìn)行測量，測量數(shù)據(jù)點(diǎn)不是很多，UG處理起來也比較容易。但是本文車模型用激光掃描測到數(shù)據(jù)點(diǎn)多達(dá) 30萬個(gè)，這么多數(shù)據(jù)點(diǎn)輸入U(xiǎn)G是很困難，因此我們?cè)赟ufacer軟件里對(duì)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)一起導(dǎo)入 UG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，一般是先連特征線點(diǎn)，后連剖面點(diǎn)。在連線前應(yīng)有合理規(guī)劃，根據(jù)此車形狀和特征確定如何分面，以便確定哪些點(diǎn)應(yīng)該連接，并對(duì)以后構(gòu)面方法做到心中有數(shù)，連線誤差一般控制在0.4mm以下。.常用到是直線、圓弧和樣條線（ spline），其中最常用是樣條線。一般選用“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，連成樣條線不光順時(shí)還需要進(jìn)行調(diào)整，否則構(gòu)造出曲面也不光滑。調(diào)整時(shí)常用一種方法是EditSpline，一般常用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(duì)樣條進(jìn)行編輯 ，此外，曲線斷開（divide）、橋接（bridge）和光順曲線（Smoothspline）也經(jīng)常用到?？傊谏擅嬷靶枰龃罅空{(diào)線工作，調(diào)線時(shí)可以使用曲率梳對(duì)其進(jìn)行分析，以保證曲線質(zhì)量，如圖2所示。進(jìn)行分析，以保證曲線質(zhì)量，如圖圖2構(gòu)造曲線四、構(gòu)造曲面因?yàn)檐嚿硪笥辛鲿惩庑?、光順外表面，因此在?gòu)造曲面時(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)，這樣才能形成一個(gè)沒有接痕曲面。另外，構(gòu)造曲面時(shí)，還要根據(jù)具體情況選擇合適構(gòu)造方法。.構(gòu)造曲面方法⑴最常用構(gòu)造方法是ThoughCurveMesh,不僅可以保證曲面邊界曲率連續(xù)性，還可以控制四周邊界曲率(相切)，而Thoughcurves只能保證兩邊曲率。(2)使用較多還有nxn命令，可以動(dòng)態(tài)顯示正在創(chuàng)建曲面，還可以隨時(shí)增、減定義曲線串，而曲面也將隨之改變。同樣，還可以保持與相鄰面G0、G1以及G2連續(xù)。(3)在構(gòu)造曲面時(shí)，經(jīng)常會(huì)遇到三邊曲面和五邊曲面。一般做條曲線，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)是常用到兩個(gè)命令，如圖3所示。圖3構(gòu)建三角面⑷構(gòu)造完外表面，要進(jìn)行鏡像處理。在曲面中心處常會(huì)出現(xiàn)凸起，顯得曲面不光順，一般都是把曲面中心處剪切掉，然后通過橋接使之平滑(5)構(gòu)造曲面時(shí)，兩個(gè)面之間往往有 折痕”，曲面很不光順，主要是因?yàn)閮蓚€(gè)面相切不連續(xù)造成。解決這個(gè)問題，可以通過Thoughcurvemesh設(shè)置邊界相切連續(xù)選項(xiàng)，還可以在構(gòu)造曲面后選擇 matchedge(NX3)選項(xiàng)，可以使兩個(gè)曲面邊界相匹配，從而使曲率連續(xù)。另外，即使兩個(gè)曲面不相接，matchedge命令也可以將一個(gè)曲面邊界自動(dòng)延伸弁重合至另一個(gè)曲面邊界(6)在構(gòu)造單張且較為平坦曲面時(shí)，直接用點(diǎn)云構(gòu)面(frompointcloud)將會(huì)更方便、更準(zhǔn)確。有時(shí)面之間空隙需要橋接(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(huì)使兩曲面圓滑過渡。.構(gòu)造曲面應(yīng)注意幾個(gè)問題⑴構(gòu)面最關(guān)鍵是抓住樣件特征，還需要簡潔，曲面面積盡量大，而張數(shù)不要太多。另外，還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)需要再加連一些線條，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，要檢查曲面誤差，一般測量點(diǎn)到面誤差，誤差不要超過1mm。⑶構(gòu)造曲面階次要盡量小，一般推薦為 3階。因?yàn)?，高階次片體使其與其他CAD系統(tǒng)間成功交換數(shù)據(jù)可能性減少，其他CAD系統(tǒng)也可能不支持高階次曲面。階次高，則片體比較剛硬工曲面偏離極點(diǎn)較遠(yuǎn)，在極點(diǎn)編輯曲面時(shí)很不方便。另外，階次低還有利于增加一些圓角、斜度和增厚等特征，有利于下一步編程加工，提高后續(xù)生成 數(shù)控加工刀軌速度。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)，把它們縫合成一個(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(duì)本文中模型更是如此。如果把外表面縫合成一個(gè)整體，再把車底補(bǔ)面成為一個(gè)封閉片體，從而成為一個(gè)實(shí)體，但由于車底部曲面曲率變化比較大，往往實(shí)現(xiàn)不了抽殼命令。因此，首先需要先偏置外表面各個(gè)片體，再構(gòu)建出內(nèi)、外表面橫截面，最后把做出橫截面和內(nèi)、外表面縫合起來，使之成為封閉片體，從而自動(dòng)轉(zhuǎn)化為實(shí)體，此過程一般包括以下四個(gè)方面。1.曲面偏值用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)片體偏值情況，如圖4所示。圖4曲面偏值圖4中箭頭表示偏值方向，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)偏值一般有以下幾種原因：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)一偏值 2毫米)；(3)被偏值曲面品質(zhì)不好，局部有波紋，只能修改好曲面后再進(jìn)行偏值；(4)還有一些曲面看起來很好，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。以上四種情況在構(gòu)造曲面時(shí)都可能遇到，要學(xué)會(huì)分析其原因。.曲面縫合偏值后曲面還需要裁剪或者補(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(huì)縫合失敗，一般有下列幾種可能。(1)縫合時(shí)，縫合偏體太多。應(yīng)該每次只縫合少數(shù)幾個(gè)片體，需要多次縫合。(2)縫合公差小于兩個(gè)被縫合曲面相鄰邊之間距離。遇到此類問題，一般是加大縫合公差后，再進(jìn)行縫合。(3)兩個(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，使之與對(duì)應(yīng)另一片體邊匹配，再進(jìn)行縫合。(4)邊緣上有難以察覺微小畸形或其他幾何缺陷?？删植糠糯螅M(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。.縫合有效性最后需要注意是，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，看似縫合成功，其實(shí)未必。有片體在縫合完成后，放大時(shí)會(huì)看到有亮顯點(diǎn)或亮顯線，甚至還有空隙。因此，在縫合完成后，一定要立即檢查縫合有效性。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)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。

工作帶來困難，但如果僅外周邊亮顯，則說明縫合成功，如圖圖5內(nèi)外表面與橫截面縫合.生成實(shí)體把內(nèi)、外表面和橫截面縫合成一個(gè)閉合片體，則片