基于UG的快速逆向工程技術(shù).pdf

1 9 基于U G 的快速逆向工程技術(shù) 吳家福。2 ( 1 貴州大學(xué)機(jī)械學(xué)院，貴州貴陽(yáng)5 5 0 0 2 5 ；2 貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，貴州凱里5 5 6 0 0 0 ) 摘要：基于U G 的快速逆向工程技術(shù)利用U G 軟件可以導(dǎo)入，1 1 F F 格式圖片這一特點(diǎn)，充分利用數(shù)碼相機(jī)這一大眾化產(chǎn)品 來(lái)獲取實(shí)物樣件圖像。利用圖片處理軟件輕松進(jìn)行圖片處理并把圖片格式轉(zhuǎn)化為U G 所能應(yīng)用的1 1 F F 格式，把7 n F F 格式 圖片準(zhǔn)確導(dǎo)入U(xiǎn) G 軟件后，以圖片為參考繪制三維模型的過(guò)程。 關(guān)鍵詞：U G 逆向工程反求工程三維建模 中圖分類號(hào)：T H l 6 4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1 0 0 2 6 8 8 6 ( 2 0 1 1 一1 9 0 3 R a p i dR e v e r s eE n g i n e e r i n gB a s e dO nU G W UJ i a f u A b s t r a c t ：B a s e do nU Gr a p i dr e v e l 腳e 曬n e e r i n gt e c h n o l o g yu s i n gU Gs o f t w a r ec a ni m p o r t ，兀F Ff o r m a ti m a g e st h i so n ec h a r a c t e r - i s t i c ，M a k ef u l lu s eo fd i g i t a lc a P 七r at h i sp o p u l a rp r o d u c t st oo b t a i nr e a ls a m p l ei m a g e 。u s i n gi m a g ep r o c e s s i n gs o f t w a r er e l a x e dd e a l i n g w i t hp i c t u r e sa n dp u tf o r m a ti m a g e si n t oU G 咖a p p l i c a t i o nr 1 1 F Ff o r m a t ，t h e ，1 1 F Ff o r m a ti m a g e sa c c u r a t ei m p o r tU Gs o f t w a r e 。u s i n g p i c t u r e sf o rr e f e r e n c ea f t e r3 Dm o d e lr e n d e r i n gp r o c e s s K e yw o r d s ：U G ；R E ；r e v e r s ee n g i n e e r i n g ；3 Dm o d e l i n g O 前言 隨著先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展，C A D C A M 軟件綜合集成 能力大大加強(qiáng)，S i e m e n sP L MS o f t w a r e 公司的U G 軟件是 C A D C A M 技術(shù)集大成者，擁有多個(gè)功能模塊，能完成從 設(shè)計(jì)到制造等多項(xiàng)工作。逆向工程也叫反求工程( i e v e i s e e n g i n e e f i n g ) ，是根據(jù)已有的東西和結(jié)果，通過(guò)分析來(lái)推導(dǎo) 出具體的實(shí)現(xiàn)方法。在產(chǎn)品的開發(fā)和制造中面對(duì)實(shí)物樣 件時(shí)，一般采用逆向的方法獲取實(shí)物樣件的三維模型，進(jìn) 一步的設(shè)計(jì)與制造出該產(chǎn)品。逆向工程能在很短時(shí)間內(nèi) 準(zhǔn)確地獲得實(shí)物樣件的復(fù)制品，加快了產(chǎn)品生產(chǎn)上市周 期，增強(qiáng)了產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。這一技術(shù)因此非常受企業(yè)歡迎。 在工程實(shí)踐中，由于工廠新產(chǎn)品開發(fā)的需要，同時(shí)為 了克服企業(yè)資金困難，利用U G 軟件進(jìn)行快速實(shí)用逆向工 程，取得很好效果，采用設(shè)備有一臺(tái)家用數(shù)碼相機(jī)尼康 $ 6 0 0 0 ，一把普通游標(biāo)卡尺，U GN X 6 0 軟件和P h o t o s h o p C S 5 0 軟件。下面以遙控器電池后蓋逆向反求為例加以 說(shuō)明這種快速逆向工程。 C S 5 0 中進(jìn)行處理，處理后 相片達(dá)到背景色調(diào)一致，實(shí) 物樣件輪廓清晰，為后面的 處理帶來(lái)方便。圖2 所示 為遙控電池蓋三個(gè)方向經(jīng) 過(guò)P h o t o s h o p 處理后的相 片。利用W i n d o w s 系統(tǒng)自 圖1 帶的畫圖軟件打開處理好的相片，另存為t i f 格式。 1 取影2 相片導(dǎo)入 圈2 。，。簍苧鬯雯芝妻物樣竺蝥i i 謄摯充，皇空蔓簍1 2 1 導(dǎo)入第一張圖片并進(jìn)行相應(yīng)處理 景為單色，用尼康$ 6 0 0 0 相機(jī)分別從x 、Y 、z 三個(gè)互相垂直 一 。 方向?qū)蛹M(jìn)行拍照，要求三個(gè)方向上相機(jī)到實(shí)物樣件的打開u G 軟件，以h o u s a i 為名創(chuàng)建u G 新文件，再單擊“視 拍照距離相等，如圖1 所示。將獲得的相片在P h o t o s h o p 圖”菜單下“可視化”按鈕，在下一級(jí)菜單中單擊“光柵圖 萬(wàn)方數(shù)據(jù) 2 0 _ 磁堪噩l 二曩匿翟睫矗臣I E 夏強(qiáng) 像”，在彈出的“光柵圖像”對(duì)話框中單擊“指定r n 盯圖 像”按鈕，選擇圖2 ( c ) 所示圖片放于水平面。用游標(biāo)卡尺 量出電池后蓋側(cè)面實(shí)際尺寸為4 4m i l l ，在U G 軟件中測(cè)量 出導(dǎo)入圖片中電池后蓋側(cè)面尺寸為1 4 3m i l l ，圖片寬為2 1 0 m r H ，如圖3 。由 于圖片中后蓋 尺寸與實(shí)物尺 寸不L 致，所以 需要在圖片導(dǎo) 入時(shí)修改高度 值，假定修改后 高度值為戈，那圖3 么，改后圖片高度值肜當(dāng)前圖片高度= 實(shí)物實(shí)際高度當(dāng) 前圖片中高度，即x 2 1 0 = 4 4 1 4 3 ，并= 6 4 6 1 5t o n i ，把高度 改為6 4 6 1 5m m 后使得導(dǎo)入的圖片上電池后蓋尺寸與實(shí) 際相同。 2 2 導(dǎo)入另二張圖片 以第一張水平圖片為準(zhǔn)，把坐標(biāo)系移動(dòng)到圖片左邊 中心，并旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，使X O Y 面與需要放置圖片的面重 合，重復(fù)2 1 中插入T I F F 圖片步驟進(jìn)行圖片放置，并進(jìn)行 相片調(diào)整，使圖 中尺寸與實(shí)際 一致，得到三張 互相垂直的圖 片集合，如圖4 所示。這三張 圖片集合相當(dāng) 于從三個(gè)互相 圖4 垂直的方向看遙控器后蓋的效果。 3 描線建模 3 1 創(chuàng)建草圖 分別選取圖片所在的平面建立多個(gè)草圖，分別沿周 邊描繪出實(shí)物樣件輪廓線，需要單獨(dú)處理的部分一般畫成 獨(dú)立草圖。根據(jù)需要，在電池后蓋的建模中創(chuàng)建了多個(gè)草 圖，如圖5 所示，草圖的數(shù)量與建模思路有關(guān)，但都會(huì)利用 到圖片的輪廓來(lái)構(gòu)建，是以所拍的圖片為參照依據(jù)，并邊 畫邊觀察好手 中的實(shí)物樣件， 不斷修正圖片 中的細(xì)微結(jié)構(gòu)， 使繪制出的草 圖能用最佳方 法來(lái)還原創(chuàng)建 圖5 三維模型，使獲得的結(jié)果最接近于手中實(shí)物。 3 2 創(chuàng)建曲面 接下來(lái)，利用已有的草圖進(jìn)行零件主要形體的曲面創(chuàng) 建，運(yùn)用U G 中曲面工具完成。創(chuàng)建曲面的目的是為了獲 得主要外形，并進(jìn)而生成實(shí)體。遙控器電池后蓋曲面創(chuàng)建 中使用了“直紋”、“掃描”、“曲線網(wǎng)格”等曲面工具，生成 如圖6 所示的 后蓋曲面。該 曲面只是完成 了遙控器電池 后蓋大體形狀， 接下來(lái)就是利 1 t 6 用該曲面生成實(shí)體了。 3 3 創(chuàng)建實(shí)體 運(yùn)用U G 中從曲面成實(shí)體命令把主要形體部分實(shí)體 創(chuàng)建出來(lái)，一些小的結(jié)構(gòu)直接經(jīng)游標(biāo)卡尺測(cè)量出定形尺寸 與定位尺寸后進(jìn)行繪制。在電池后蓋實(shí)體創(chuàng)建中，先把曲 面封閉，然后用“縫合幾何體”把曲面變成實(shí)體，用“抽殼” 去除不需要的部分，“鏡像”后得到完整的后蓋主體。接 下來(lái)做小結(jié)構(gòu)部分，用游標(biāo)卡尺測(cè)量出電池后蓋中倒勾結(jié) 構(gòu)、側(cè)勾結(jié)構(gòu)、電池壓筋結(jié)構(gòu)定形尺寸和定位尺寸，一一作 好記錄，結(jié)合T I F F 圖片中相應(yīng)結(jié)構(gòu)所處位置和形狀，畫出 各結(jié)構(gòu)，最終結(jié) 果如圖7 。最 后，反復(fù)檢查無(wú) 誤后完成遙控 器電池后蓋的 三維建模。 4 結(jié)束語(yǔ) 圖7 快速逆向工程技術(shù)利用U G 軟件可以導(dǎo)入1 1 F F 格式 圖片這一特點(diǎn)，充分利用數(shù)碼相機(jī)這一大眾化產(chǎn)品來(lái)獲取 實(shí)物樣件圖像，利用圖片處理軟件輕松進(jìn)行圖片處理并把 圖片格式轉(zhuǎn)化為U G 所能應(yīng)用的n F F 格式，把7 n F F 格式 圖片準(zhǔn)確導(dǎo)入U(xiǎn) G 軟件后，以圖片為參考繪制三維模型的 過(guò)程。這一快速逆向工程技術(shù)不需要使用昂貴的三維坐 標(biāo)掃描儀，不需要運(yùn)算環(huán)境要求很高的點(diǎn)云處理軟件，節(jié) 省了時(shí)間和金錢，特別適合于小企業(yè)的產(chǎn)品開發(fā)。 利用U G 快速逆向工程技術(shù)，可以進(jìn)行產(chǎn)品外形反 求，對(duì)一些精度要求不高的產(chǎn)品特別適用。同時(shí)，產(chǎn)品開 發(fā)設(shè)計(jì)人員可以利用這種逆向方法進(jìn)行新產(chǎn)品設(shè)計(jì)，具有 快捷、簡(jiǎn)便和經(jīng)濟(jì)性好的效果。經(jīng)過(guò)多次產(chǎn)品開發(fā)中應(yīng)用， ( 下轉(zhuǎn)第2 3 頁(yè)) 萬(wàn)方數(shù)據(jù) 旺睫麓裹塑疆凰 2 3 # 2 4 = # 2 4 + # 3 1 N 9 5C 0 0z 0 2 6 ( 否則返回初始平面) E N D I E N D I F N I O G 9 0x 必 Y 擬 ( 移到X Y 徹旺位) N 3 0Z # 1 7 ( 移到參考點(diǎn)R ) N 4 0C 0 1Z 糯 F 犧木0 8 ( 慢速打坑) N S OC O Oz 囂+ # 1 0 # 4 0 = 糯+ # l O ( 循環(huán)變鼉枷初始值為當(dāng)前點(diǎn)的工 件z 坐標(biāo)) W H I L E 甥一# 4 0 L T # 1 6 ( 如果還可以進(jìn)刀一 次) 相O = 槲0 + # 1 6 ( 計(jì)算進(jìn)刀位置) N 6 0C 0 1Z 啪 F 稻 ( 進(jìn)刀) N 6 5G 0 4P 0 1 ( 暫停) # 4 0 = 0 4 0 + # 1 0 ( 計(jì)算退刀位置) N 7 0c 0 0z # 4 0 ( 退刀) N 7 5G 0 4P o 1 ( 暫停) E N D W N 8 0C O lz 鑼 ( 進(jìn)到塑性變形深度) N 8 1 G 0 0Z # 1 7 ( 排屑) N 8 2C , 0 4P 0 1 ( 冷卻) N 8 3z 穆+ # 1 0 ( 快進(jìn)到下刀位) N 8 4C O lz # 2 5 r E # 5 宰1 2 ( 最后一刀快速穿孔) N 8 5C , 0 4P a B s # 1 5 ( 在孔底暫停) I F # 1 1 6 5E Q9 9 ( 如果第1 5 組G 代碼模態(tài)值為c 9 9 ) N 9 0C O OZ # 1 7 ( 即返回參考點(diǎn)R 平面) E 【S E ( 否則) E N D I t M 9 9 3 結(jié)語(yǔ) 用本鉆削循環(huán)，在前文的鉆削參數(shù)下，平均可以鉆削 3 2 9 m 的通孔，與直接鉆穿相比鉆頭的壽命提高了6 7 。 另外，該編程方法也叮作為其它孔加工循環(huán)編程的參考。 注：加丁參數(shù)f = O 1 2m r f f r ，H = 1 0 0 0 r r a i t t 孔深9t a r a 試驗(yàn)l o E 鉆頭： 圖6 刀具壽命比較 參考文獻(xiàn) 1 袁哲傀金屬切削刀具 M 上海：科學(xué)技術(shù)出版社，1 9 9 2 2 周澤華金屬切削原理 M 上海：科學(xué)技術(shù)出版社。1 9 9 2 3 】昊年美，朱派龍等機(jī)械制造工程 M 機(jī)械工業(yè)出版社，2 0 0 5 作者簡(jiǎn)介：趙戰(zhàn)峰( 1 9 7 7 一) ，男，陜西渭南人，碩士，實(shí)驗(yàn)師，從事數(shù) 控技禾、模具制造方面教學(xué)魔研究。 收稿日期：2 0 1 1 3 2 4 爭(zhēng)專 爭(zhēng)奪寺十 ， 一- 爭(zhēng)奪 - - 爭(zhēng)專爭(zhēng)爭(zhēng) 一奪奪 - 4 - 寺- 夸 專爭(zhēng)爭(zhēng)奪奪奪奪毒| 爭(zhēng)專_ 爭(zhēng)爭(zhēng) ，奪奪 ，奪夸 。毒。爭(zhēng)辱 ( 上接第2 0 頁(yè)) 這種逆向反求技術(shù)均取得了很好效果，所開發(fā)產(chǎn)品得到了 3 劉偉軍逆向工程一原理方法夏應(yīng)用 M 北京：機(jī)械工業(yè)出版 用戶肯定歡迎。 社，2 0 0 9 1 參考文獻(xiàn) 【1 凌超U GN X 6 0 逆向設(shè)計(jì)典型案例詳解 M 北京：機(jī)械工業(yè)出 J 躚社2 0 0 9 I 2 呂小波U GN X 6 曲面追型經(jīng)典學(xué)習(xí)手冊(cè) M 北京：科學(xué)出版 社2 0 0 9 1 0 作者簡(jiǎn)介：吳家福( 1 9 7 8 一) ，男，貴州省錦屏人，講師，在讀碩士，貴 州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電系模具教研室主任，負(fù)責(zé) 教學(xué)、