UG软件在逆向工程中的应用8409.docx

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1、UG软件在逆向工程中的应用介绍了在逆向工程中如何用UG做逆向设计。一般是先输入测得的数据点云，根据数据点连线，然后构建曲面。最后又介绍了把片体构造为实体的过程和方法。一、前言 传统的的产品设计一一般都是“从无到有”的过程，设设计人员首先先构思产品的的外形、性能能以及大致的的技术参数等等，再利用CCAD建立产产品的三维数数字化模型，最最终将模型转转入制造流程程，完成产品品的整个设计计制造周期，这这样的过程可可称为“正向设计”。而逆向工工程则是一个个“从有到无”的过程，就就是根据已有有的产品模型型，反向推出出产品的设计计数据，包括括设计图纸和和数字模型。 逆向工工程的专业软软件有Surrfacer

2、r、ICEMM、CopyyCAD和RRapidFForm等，这这些软件非常常适合处理大大量扫描的点点云数据。例例如，对一个个小车的外型型进行激光扫扫描，大约可可以得到300万个测量点点，通过专业业的Surffacer软软件建构而得得到数字模型型，达到了预预期的效果。同同时，我们也也对UG在逆逆向工程中的的应用进行了了探索，在过过程中得到了了一些经验，下下面详细介绍绍如下。二、数据点的输输入 用UGG软件做逆向向工程，使用用的测量设备备大多都是接接触式手动三三坐标划线机机，主要针对对剖面、轮廓廓和特征线进进行测量，测测量的数据点点不是很多，UUG处理起来来也比较容易易。 但是本本文的车模型型用激

3、光扫描描测到的数据据点多达300万个，这么么多的数据点点输入UG是是很困难的，因因此我们在SSurfaccer软件里里对点云数据据进行了除噪噪、稀疏等预预处理。而为为了准确地保保持原来的特特征点和轮廓廓点，我们大大体构造了轮轮廓线和特征征线，和点云云数据一起导导入UG中，如如图1所示。图1 输入数数据三、通过点构造造曲线 1.在在连线过程中中，一般是先先连特征线点点，后连剖面面点。在连线线前应有合理理的规划，根根据此车的形形状和特征确确定如何分面面，以便确定定哪些点应该该连接，并对对以后的构面面方法做到心心中有数，连连线的误差一一般控制在00.4mm以以下。 2.常常用到的是直直线、圆弧和和样

4、条线（ssplinee），其中最最常用的是样样条线。一般般选用“throuugh pooint” 方式，阶次次最好为3阶阶，因为阶次次越高，柔软软性越差，即即变形困难，且且后续处理速速度慢，数据据交换困难。 3.因因测量时有误误差以及模型型外表面不光光滑等原因，连连成的样条线线不光顺时还还需要进行调调整，否则构构造出的曲面面也不光滑。调调整时常用的的一种方法是是Edit Splinne，一般常常用Editt pole选选项，包括移移动、添加控控制点以及控控制极点沿某某个方向移动动，方便对样样条进行编辑辑，此外，曲曲线的断开（ddividee）、桥接（bbridgee）和光顺曲曲线（Smooot

5、h splinne）也经常常用到。 总之，在在生成面之前前需要做大量量的调线工作作，调线时可可以使用曲率率梳对其进行行分析，以保保证曲线的质质量，如图22所示。图2 构造的的曲线四、构造曲面 因为车车身要求有流流畅的外形、光光顺的外表面面，因此在构构造曲面的时时候，要分成成若干曲面进进行，尤其要要保证面和面面之间能够相相切连续或曲曲率连续，这这样才能形成成一个没有接接痕的曲面。另另外，构造曲曲面时，还要要根据具体情情况选择合适适的构造方法法。 1.构构造曲面的方方法 (1)最常用的构构造方法是TThoughh Curvve Messh，不仅可可以保证曲面面边界曲率的的连续性，还还可以控制四四周

6、边界曲率率（相切），而而Thouggh curvees只能保证证两边曲率。 (2)使用较多的的还有nxnn命令，可以以动态显示正正在创建的曲曲面，还可以以随时增、减减定义曲线串串，而曲面也也将随之改变变。同样，还还可以保持与与相邻面的GG0、G1以以及G2连续续。 (3)在构造曲面面时，经常会会遇到三边曲曲面和五边曲曲面。一般做做条曲线，把把三边曲面转转化为四边曲曲面，或将边边界线延伸，把把五边曲面转转化成四边曲曲面，用以重重构曲面。其其中，在曲面面上，做样条条线（currve on suurfacee）和修剪（ttrim）是是常用到的两两个命令，如如图3所示。图3 构建建的三角面 (4)构造

7、完外表表面，要进行行镜像处理。在在曲面的中心心处常会出现现凸起，显得得曲面不光顺顺，一般都是是把曲面的中中心处剪切掉掉，然后通过过桥接使之平平滑。 (5)构造曲面时时，两个面之之间往往有“折痕”，曲面很不不光顺，主要要是因为两个个面相切不连连续造成的。解解决这个问题题，可以通过过Thouggh currve mesh 设置边界相相切连续选项项，还可以在在构造曲面后后选择mattch edge（NNX3）选项项，可以使两两个曲面的边边界相匹配，从从而使曲率连连续。另外，即即使两个曲面面不相接，mmatch edge命命令也可以将将一个曲面的的边界自动延延伸并重合至至另一个曲面面的边界。 (6)在

8、构造单张张且较为平坦坦的曲面时，直直接用点云构构面（froom poiint cloudd）将会更方方便、更准确确。有时面之之间的空隙需需要桥接（BBridgee），以保证证曲面光滑过过渡。当曲面面求交时，进进行圆角处理理也会使两曲曲面圆滑过渡渡。 2.构构造曲面应注注意的几个问问题 (1)构面最关键键的是抓住样样件特征，还还需要简洁，曲曲面面积尽量量大，而张数数不要太多。另另外，还要合合理分面以提提高建模效率率。 (2)在构建曲面面过程中，有有时需要再加加连一些线条条，以便构造造曲面，连线线和构面需要要经常交替进进行。曲面建建成后，要检检查曲面的误误差，一般测测量点到面的的误差，误差差不要超

9、过11mm。 (3)构造曲面阶阶次要尽量小小，一般推荐荐为3阶。因因为，高阶次次的片体使其其与其他CAAD系统间成成功交换数据据的可能性减减少，其他CCAD系统也也可能不支持持高阶次的曲曲面。阶次高高，则片体比比较“刚硬”，曲面偏离离极点较远，在在极点编辑曲曲面时很不方方便。另外，阶阶次低还有利利于增加一些些圆角、斜度度和增厚等特特征，有利于于下一步编程程加工，提高高后续生成数数控加工刀轨轨的速度。五、构造实体 构建完完外表面后，需需要构建实体体数字模型。如如果模型较简简单且曲率变变化不大时，把把它们缝合成成一个整体，再再使用增厚指指令就可建立立实体，但在在大多数情况况下却不可能能实现，对本本

10、文中的模型型更是如此。 如果把把外表面缝合合成一个整体体，再把车底底补面成为一一个封闭的片片体，从而成成为一个实体体，但由于车车底部曲面的的曲率变化比比较大，往往往实现不了抽抽壳命令。因因此，首先需需要先偏置外外表面的各个个片体，再构构建出内、外外表面的横截截面，最后把把做出的横截截面和内、外外表面缝合起起来，使之成成为封闭的片片体，从而自自动转化为实实体，此过程程一般包括以以下四个方面面。 1.曲曲面的偏值 用Offfset指指令同时选多多个面或全选选以提高效率率。小车外表表面各个片体体偏值的情况况，如图4所所示。图4 曲面的的偏值 图4中中的箭头表示示偏值的方向向，如果箭头头反向，只要要输

11、入负值即即可。 不是任任何曲面都能能够实现偏值值，不能实现现偏值一般有有以下几种原原因： (11)由于曲面面本身曲率太太大，基本曲曲面有法线突突变的情况； (2)偏值距离太太大而造成偏偏值后自相交交，导致偏值值失败（本文文中把小车片片体统一偏值值2毫米）； (3)被偏值曲面面的品质不好好，局部有波波纹，只能修修改好曲面后后再进行偏值值； (44)还有一些些曲面看起来来很好，但就就是不能偏值值，遇到这种种情况可用EExtracct Geoometryy转化成B 曲面后再进进行偏值。 以上四四种情况在构构造曲面时都都可能遇到，要要学会分析其其原因。 2.曲曲面的缝合 偏值后后的曲面还需需要裁剪或者

12、者补面，用各各种曲面编辑辑手段构建内内表面，然后后缝合内表面面和外表面。缝缝合时，经常常会缝合失败败，一般有下下列几种可能能。 (1)缝合时，缝缝合的偏体太太多。应该每每次只缝合少少数几个片体体，需要多次次缝合。 (2)缝合公差小小于两个被缝缝合曲面相邻邻边之间的距距离。遇到此此类问题，一一般是加大缝缝合公差后，再再进行缝合。 (3)两个表面延延伸后不能交交汇，边缘形形状不匹配。如如果片体不是是B曲面，则则需要先将片片体转化为BB曲面，使之之与对应的另另一片体的边边匹配，再进进行缝合。 (4)边缘上有难难以察觉的微微小畸形或其其他几何缺陷陷。可局部放放大，进行表表面分析检查查几何缺陷，如如果确

13、实存在在几何缺陷，则则修改或重建建片体后重新新缝合。 3.缝缝合的有效性性 最后需需要注意的是是，虽然执行行了缝合命令令，计算机也也没有给出错错误提示，看看似缝合成功功，其实未必必。有的片体体在缝合完成成后，放大时时会看到有亮亮显点或亮显显线，甚至还还有空隙。因因此，在缝合合完成后，一一定要立即检检查缝合的有有效性。若在在缝合线上出出现了亮显点点或亮显线，就就意味着此部部位没有缝合合成功，必须须取消缝合操操作，重新进进行缝合，否否则将给后续续的实体建模模工作带来困困难，但如果果仅外周边亮亮显，则说明明缝合成功，如如图5所示。图5 内外表面面与横截面的的缝合 4.生生成实体 把内、外外表面和横截截面缝合成一一个闭合的片片体，则片体体将自动转化化为实体，如如图6所示。图6 实体体六、小结 总之，用用UG软件做做逆向设计是是比较耗时的的，而且在点点云的处理和和构建片体方方面，都不如如专业逆向软软件（如Suurfaceer、Rappidforrm等）方便便。但是，UUG做逆向设设计的一些思思想和方法，比比如如何构线线和构面、如如何根据产品品特征进行规规划以及分割割产品等，对对使用专业逆逆向软件做逆逆向设计也会会有所帮助，实实际上，这也也是做好逆向向设计的关键键。