UG軟件在逆向工程中的應用

1、UG軟件在在逆向工程程中的應用用介紹了在逆逆向工程中中如何用UUG做逆向向設計。一一般是先輸輸入測得的的數(shù)據(jù)點云云，根據(jù)數(shù)數(shù)據(jù)點連線線，然后構(gòu)構(gòu)建曲面。最后又介介紹了把片片體構(gòu)造為為實體的過過程和方法法。一、前言 傳傳統(tǒng)的產(chǎn)品品設計一般般都是“從無到有有”的過程，設設計人員首首先構(gòu)思產(chǎn)產(chǎn)品的外形形、性能以以及大致的的技術(shù)參數(shù)數(shù)等，再利利用CADD建立產(chǎn)品品的三維數(shù)數(shù)字化模型型，最終將將模型轉(zhuǎn)入入制造流程程，完成產(chǎn)產(chǎn)品的整個個設計制造造周期，這這樣的過程程可稱為“正向設計計”。而逆向向工程則是是一個“從有到無無”的過程，就就是根據(jù)已已有的產(chǎn)品品模型，反反向推出產(chǎn)產(chǎn)品的設計計數(shù)據(jù)，包包括設計圖圖紙

2、和數(shù)字字模型。 逆逆向工程的的專業(yè)軟件件有Surrfaceer、ICCEM、CCopyCCAD和RRapiddFormm等，這些些軟件非常常適合處理理大量掃描描的點云數(shù)數(shù)據(jù)。例如如，對一個個小車的外外型進行激激光掃描，大大約可以得得到30萬萬個測量點點，通過專專業(yè)的Suurfaccer軟件件建構(gòu)而得得到數(shù)字模模型，達到到了預期的的效果。同同時，我們們也對UGG在逆向工工程中的應應用進行了了探索，在在過程中得得到了一些些經(jīng)驗，下下面詳細介介紹如下。二、數(shù)據(jù)點點的輸入 用用UG軟件件做逆向工工程，使用用的測量設設備大多都都是接觸式式手動三坐坐標劃線機機，主要針針對剖面、輪廓和特特征線進行行測量，測

3、測量的數(shù)據(jù)據(jù)點不是很很多，UGG處理起來來也比較容容易。 但但是本文的的車模型用用激光掃描描測到的數(shù)數(shù)據(jù)點多達達30萬個個，這么多多的數(shù)據(jù)點點輸入UGG是很困難難的，因此此我們在SSurfaacer軟軟件里對點點云數(shù)據(jù)進進行了除噪噪、稀疏等等預處理。而為了準準確地保持持原來的特特征點和輪輪廓點，我我們大體構(gòu)構(gòu)造了輪廓廓線和特征征線，和點點云數(shù)據(jù)一一起導入UUG中，如如圖1所示示。圖1 輸輸入數(shù)據(jù)三、通過點點構(gòu)造曲線線 11.在連線線過程中，一一般是先連連特征線點點，后連剖剖面點。在在連線前應應有合理的的規(guī)劃，根根據(jù)此車的的形狀和特特征確定如如何分面，以以便確定哪哪些點應該該連接，并并對以后的的

4、構(gòu)面方法法做到心中中有數(shù)，連連線的誤差差一般控制制在0.44mm以下下。 22.常用到到的是直線線、圓弧和和樣條線（ssplinne），其其中最常用用的是樣條條線。一般般選用“throough poinnt” 方式，階階次最好為為3階，因因為階次越越高，柔軟軟性越差，即即變形困難難，且后續(xù)續(xù)處理速度度慢，數(shù)據(jù)據(jù)交換困難難。 33.因測量量時有誤差差以及模型型外表面不不光滑等原原因，連成成的樣條線線不光順時時還需要進進行調(diào)整，否否則構(gòu)造出出的曲面也也不光滑。調(diào)整時常常用的一種種方法是EEdit Spliine，一一般常用EEdit polee選項，包包括移動、添加控制制點以及控控制極點沿沿某個方

5、向向移動，方方便對樣條條進行編輯輯，此外，曲曲線的斷開開（divvide）、橋接（bbridgge）和光光順曲線（SSmootth spliine）也也經(jīng)常用到到。 總總之，在生生成面之前前需要做大大量的調(diào)線線工作，調(diào)調(diào)線時可以以使用曲率率梳對其進進行分析，以以保證曲線線的質(zhì)量，如如圖2所示示。圖2 構(gòu)構(gòu)造的曲線線四、構(gòu)造曲曲面 因因為車身要要求有流暢暢的外形、光順的外外表面，因因此在構(gòu)造造曲面的時時候，要分分成若干曲曲面進行，尤尤其要保證證面和面之之間能夠相相切連續(xù)或或曲率連續(xù)續(xù)，這樣才才能形成一一個沒有接接痕的曲面面。另外，構(gòu)構(gòu)造曲面時時，還要根根據(jù)具體情情況選擇合合適的構(gòu)造造方法。 11

6、.構(gòu)造曲曲面的方法法 (1)最常常用的構(gòu)造造方法是TThouggh Cuurve Meshh，不僅可可以保證曲曲面邊界曲曲率的連續(xù)續(xù)性，還可可以控制四四周邊界曲曲率（相切切），而TThouggh curvves只能能保證兩邊邊曲率。 (2)使用用較多的還還有nxnn命令，可可以動態(tài)顯顯示正在創(chuàng)創(chuàng)建的曲面面，還可以以隨時增、減定義曲曲線串，而而曲面也將將隨之改變變。同樣，還還可以保持持與相鄰面面的G0、G1以及及G2連續(xù)續(xù)。 (3)在構(gòu)構(gòu)造曲面時時，經(jīng)常會會遇到三邊邊曲面和五五邊曲面。一般做條條曲線，把把三邊曲面面轉(zhuǎn)化為四四邊曲面，或或?qū)⑦吔缇€線延伸，把把五邊曲面面轉(zhuǎn)化成四四邊曲面，用用以重構(gòu)曲

7、曲面。其中中，在曲面面上，做樣樣條線（ccurvee on ssurfaace）和和修剪（ttrim）是是常用到的的兩個命令令，如圖33所示。圖3 構(gòu)建的三三角面 (4)構(gòu)造造完外表面面，要進行行鏡像處理理。在曲面面的中心處處常會出現(xiàn)現(xiàn)凸起，顯顯得曲面不不光順，一一般都是把把曲面的中中心處剪切切掉，然后后通過橋接接使之平滑滑。 (5)構(gòu)造造曲面時，兩兩個面之間間往往有“折痕”，曲面很很不光順，主主要是因為為兩個面相相切不連續(xù)續(xù)造成的。解決這個個問題，可可以通過TThouggh cuurve meshh 設置邊邊界相切連連續(xù)選項，還還可以在構(gòu)構(gòu)造曲面后后選擇maatch edgee（NX33）選

8、項，可可以使兩個個曲面的邊邊界相匹配配，從而使使曲率連續(xù)續(xù)。另外，即即使兩個曲曲面不相接接，mattch edgee命令也可可以將一個個曲面的邊邊界自動延延伸并重合合至另一個個曲面的邊邊界。 (6)在構(gòu)構(gòu)造單張且且較為平坦坦的曲面時時，直接用用點云構(gòu)面面（froom pooint clouud）將會會更方便、更準確。有時面之之間的空隙隙需要橋接接（Briidge），以以保證曲面面光滑過渡渡。當曲面面求交時，進進行圓角處處理也會使使兩曲面圓圓滑過渡。 22.構(gòu)造曲曲面應注意意的幾個問問題 (1)構(gòu)面面最關鍵的的是抓住樣樣件特征，還還需要簡潔潔，曲面面面積盡量大大，而張數(shù)數(shù)不要太多多。另外，還還要

9、合理分分面以提高高建模效率率。 (2)在構(gòu)構(gòu)建曲面過過程中，有有時需要再再加連一些些線條，以以便構(gòu)造曲曲面，連線線和構(gòu)面需需要經(jīng)常交交替進行。曲面建成成后，要檢檢查曲面的的誤差，一一般測量點點到面的誤誤差，誤差差不要超過過1mm。 (3)構(gòu)造造曲面階次次要盡量小小，一般推推薦為3階階。因為，高高階次的片片體使其與與其他CAAD系統(tǒng)間間成功交換換數(shù)據(jù)的可可能性減少少，其他CCAD系統(tǒng)統(tǒng)也可能不不支持高階階次的曲面面。階次高高，則片體體比較“剛硬”，曲面偏偏離極點較較遠，在極極點編輯曲曲面時很不不方便。另另外，階次次低還有利利于增加一一些圓角、斜度和增增厚等特征征，有利于于下一步編編程加工，提提高

10、后續(xù)生生成數(shù)控加加工刀軌的的速度。五、構(gòu)造實實體 構(gòu)建完外外表面后，需需要構(gòu)建實實體數(shù)字模模型。如果果模型較簡簡單且曲率率變化不大大時，把它它們縫合成成一個整體體，再使用用增厚指令令就可建立立實體，但但在大多數(shù)數(shù)情況下卻卻不可能實實現(xiàn)，對本本文中的模模型更是如如此。 如如果把外表表面縫合成成一個整體體，再把車車底補面成成為一個封封閉的片體體，從而成成為一個實實體，但由由于車底部部曲面的曲曲率變化比比較大，往往往實現(xiàn)不不了抽殼命命令。因此此，首先需需要先偏置置外表面的的各個片體體，再構(gòu)建建出內(nèi)、外外表面的橫橫截面，最最后把做出出的橫截面面和內(nèi)、外外表面縫合合起來，使使之成為封封閉的片體體，從而自

11、自動轉(zhuǎn)化為為實體，此此過程一般般包括以下下四個方面面。 11.曲面的的偏值 用用Offsset指令令同時選多多個面或全全選以提高高效率。小小車外表面面各個片體體偏值的情情況，如圖圖4所示。圖4 曲曲面的偏值值 圖圖4中的箭箭頭表示偏偏值的方向向，如果箭箭頭反向，只只要輸入負負值即可。 不不是任何曲曲面都能夠夠?qū)崿F(xiàn)偏值值，不能實實現(xiàn)偏值一一般有以下下幾種原因因： (1)由由于曲面本本身曲率太太大，基本本曲面有法法線突變的的情況； (2)偏值值距離太大大而造成偏偏值后自相相交，導致致偏值失敗敗（本文中中把小車片片體統(tǒng)一偏偏值2毫米米）； (3)被偏偏值曲面的的品質(zhì)不好好，局部有有波紋，只只能修改好

12、好曲面后再再進行偏值值； (4)還有有一些曲面面看起來很很好，但就就是不能偏偏值，遇到到這種情況況可用Exxtracct Geeomettry轉(zhuǎn)化化成B 曲曲面后再進進行偏值。 以以上四種情情況在構(gòu)造造曲面時都都可能遇到到，要學會會分析其原原因。 22.曲面的的縫合 偏偏值后的曲曲面還需要要裁剪或者者補面，用用各種曲面面編輯手段段構(gòu)建內(nèi)表表面，然后后縫合內(nèi)表表面和外表表面?？p合合時，經(jīng)常常會縫合失失敗，一般般有下列幾幾種可能。 (1)縫合合時，縫合合的偏體太太多。應該該每次只縫縫合少數(shù)幾幾個片體，需需要多次縫縫合。 (2)縫合合公差小于于兩個被縫縫合曲面相相鄰邊之間間的距離。遇到此類類問題，一

13、一般是加大大縫合公差差后，再進進行縫合。 (3)兩個個表面延伸伸后不能交交匯，邊緣緣形狀不匹匹配。如果果片體不是是B曲面，則則需要先將將片體轉(zhuǎn)化化為B曲面面，使之與與對應的另另一片體的的邊匹配，再再進行縫合合。 (4)邊緣緣上有難以以察覺的微微小畸形或或其他幾何何缺陷?？煽删植糠糯蟠?，進行表表面分析檢檢查幾何缺缺陷，如果果確實存在在幾何缺陷陷，則修改改或重建片片體后重新新縫合。 33.縫合的的有效性 最最后需要注注意的是，雖雖然執(zhí)行了了縫合命令令，計算機機也沒有給給出錯誤提提示，看似似縫合成功功，其實未未必。有的的片體在縫縫合完成后后，放大時時會看到有有亮顯點或或亮顯線，甚甚至還有空空隙。因此此，在縫合合完成后，一一定要立即即檢查縫合合的有效性性。若在縫縫合線上出出現(xiàn)了亮顯顯點或亮顯顯線，就意意味著此部部位沒有縫縫合成功，必必須取消縫縫合操作，重重新進行縫縫合，否則則將給后續(xù)續(xù)的實體建建模工作帶帶來困難，但但如果僅外外周邊亮顯顯，則說明明縫合成功功，如圖55所示。圖5 內(nèi)外外表面與橫橫截面的縫縫合 44.生成實實體 把把內(nèi)、外表表面和橫截截面縫合成成一個閉合合的片體，則則片體將自自動轉(zhuǎn)化為為實