UG软件在逆向工程中的应用(1)8408.docx

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1、UG软件在逆向向工程中的应应用内容摘要:而逆逆向工程则是是一个“从有有到无”的过过程，就是根根据已有的产产品模型，反反向推出产品品的设计数据据，包括设计计图纸和数字字模型。逆向向工程的专业业软件有Suurfaceer、ICEEM、CoppyCAD和和RapiddForm等等，这些软件件非常适合处处理大量扫描描的点云数据据。同时，我我们也对UGG在逆向工程程中的应用进进行了探索，在在过程中得到到了一些经验验，下面详细细介绍如下。二二、数据点的的输入用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，

2、UUG处理起来来也比较容易易。一、前言 传统统的产品设计计一般都是“从从无到有”的的过程，设计计人员首先构构思产品的外外形、性能以以及大致的技技术参数等，再再利用CADD建立产品的的三维数字化化模型，最终终将模型转入入制造流程，完完成产品的整整个设计制造造周期，这样样的过程可称称为“正向设设计”。而逆逆向工程则是是一个“从有有到无”的过过程，就是根根据已有的产产品模型，反反向推出产品品的设计数据据，包括设计计图纸和数字字模型。 逆逆向工程的专专业软件有SSurfaccer、ICCEM、CoopyCADD和RapiidFormm等，这些软软件非常适合合处理大量扫扫描的点云数数据。例如，对对一个小

3、车的的外型进行激激光扫描，大大约可以得到到30万个测测量点，通过过专业的Suurfaceer软件建构构而得到数字字模型，达到到了预期的效效果。同时，我我们也对UGG在逆向工程程中的应用进进行了探索，在在过程中得到到了一些经验验，下面详细细介绍如下。 二、数据点点的输入 用用UG软件做做逆向工程，使使用的测量设设备大多都是是接触式手动动三坐标划线线机，主要针针对剖面、轮轮廓和特征线线进行测量，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

4、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 输入数据据三、通过点构造造曲线 1.在连线过程程中，一般是是先连特征线线点，后连剖剖面点。在连连线前应有合合理的规划，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.常用到的是是直线、圆弧弧和样条线（ssplinee），其中最最常用的是样样条线。一般般选用“thhroughh poinnt” 方式式，阶次最好好为3阶，

5、因因为阶次越高高，柔软性越越差，即变形形困难，且后后续处理速度度慢，数据交交换困难。 3.因测量量时有误差以以及模型外表表面不光滑等等原因，连成成的样条线不不光顺时还需需要进行调整整，否则构造造出的曲面也也不光滑。调调整时常用的的一种方法是是Edit Splinne，一般常常用Editt polee选项，包括括移动、添加加控制点以及及控制极点沿沿某个方向移移动，方便对对样条进行编编辑，此外，曲曲线的断开（ddividee）、桥接（bbridgee）和光顺曲曲线（Smoooth ssplinee）也经常用用到。 总之之，在生成面面之前需要做做大量的调线线工作，调线线时可以使用用曲率梳对其其进行分

6、析，以以保证曲线的的质量，如图图2所示。 图2 构造的曲曲线四、构造曲面 因为车身要要求有流畅的的外形、光顺顺的外表面，因因此在构造曲曲面的时候，要要分成若干曲曲面进行，尤尤其要保证面面和面之间能能够相切连续续或曲率连续续，这样才能能形成一个没没有接痕的曲曲面。另外，构构造曲面时，还还要根据具体体情况选择合合适的构造方方法。 1.构造曲面的的方法 (11)最常用的的构造方法是是Thouggh Currve Meesh，不仅仅可以保证曲曲面边界曲率率的连续性，还还可以控制四四周边界曲率率（相切），而而Thouggh currves只能能保证两边曲曲率。 (22)使用较多多的还有nxxn命令，可可

7、以动态显示示正在创建的的曲面，还可可以随时增、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 onn surfface）和和修剪（trrim）是常常用到的两个个命令，如图图3所示。 图3 构建的三三角面(4)构造完外外表面，要进进行镜像处理理。在曲面的的中心处常会会出现凸起，显显得曲面不光光顺，一般都都是把曲面的的中心处剪切

8、切掉，然后通通过桥接使之之平滑。 (5)构造曲曲面时，两个个面之间往往往有“折痕”，曲曲面很不光顺顺，主要是因因为两个面相相切不连续造造成的。解决决这个问题，可可以通过Thhough curvee meshh 设置边界界相切连续选选项，还可以以在构造曲面面后选择maatch eedge（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)在构构造单张且较较为平坦的曲曲面时，直接接用点云构面面（fromm poinnt clooud）将会会更方便、

9、更更准确。有时时面之间的空空隙需要桥接接（Briddge），以以保证曲面光光滑过渡。当当曲面求交时时，进行圆角角处理也会使使两曲面圆滑滑过渡。 22.构造曲面面应注意的几几个问题 (1)构面最最关键的是抓抓住样件特征征，还需要简简洁，曲面面面积尽量大，而而张数不要太太多。另外，还还要合理分面面以提高建模模效率。 (2)在构建建曲面过程中中，有时需要要再加连一些些线条，以便便构造曲面，连连线和构面需需要经常交替替进行。曲面面建成后，要要检查曲面的的误差，一般般测量点到面面的误差，误误差不要超过过1mm。 (3)构造造曲面阶次要要尽量小，一一般推荐为33阶。因为，高高阶次的片体体使其与其他他CAD

10、系统统间成功交换换数据的可能能性减少，其其他CAD系系统也可能不不支持高阶次次的曲面。阶阶次高，则片片体比较“刚刚硬”，曲面面偏离极点较较远，在极点点编辑曲面时时很不方便。另另外，阶次低低还有利于增增加一些圆角角、斜度和增增厚等特征，有有利于下一步步编程加工，提提高后续生成成数控加工刀轨轨的速度。 五、构造实实体 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，对本本文中的模型型更是如此。 如果把外表表面缝合成一一个整体，再再把车底补面面成为一个封封闭的片体，从从而

11、成为一个个实体，但由由于车底部曲曲面的曲率变变化比较大，往往往实现不了了抽壳命令。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Offsset指令同同时选多个面面或全选以提提高效率。小小车外表面各各个片体偏值值的情况，如如图4所示。 图4 曲面的偏偏值图4中的箭头表表示偏值的方方向，如果箭箭头反向，只只要输入负值值即可。 不不是任何曲面面都能够实现现偏值，不能能实现偏值一一般有以下几几种原因： (1)由于于曲面

12、本身曲曲率太大，基基本曲面有法法线突变的情情况； (22)偏值距离离太大而造成成偏值后自相相交，导致偏偏值失败（本本文中把小车车片体统一偏偏值2毫米）； (3)被被偏值曲面的的品质不好，局局部有波纹，只只能修改好曲曲面后再进行行偏值； (4)还有一一些曲面看起起来很好，但但就是不能偏偏值，遇到这这种情况可用用Extraact Geeometrry转化成BB 曲面后再再进行偏值。 以上四种情情况在构造曲曲面时都可能能遇到，要学学会分析其原原因。 2.曲面的缝合合 偏值后的的曲面还需要要裁剪或者补补面，用各种种曲面编辑手手段构建内表表面，然后缝缝合内表面和和外表面。缝缝合时，经常常会缝合失败败，一

13、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)缝合公公差小于两个个被缝合曲面面相邻边之间间的距离。遇遇到此类问题题，一般是加加大缝合公差差后，再进行行缝合。 (3)两个表表面延伸后不不能交汇，边边缘形状不匹匹配。如果片片体不是B曲曲面，则需要要先将片体转转化为B曲面面，使之与对对应的另一片片体的边匹配配，再进行缝缝合。 (44)边缘上有有难以察觉的的微小畸形或或其他几何缺缺陷。可局部部放大，进行行表面分析检检查几何缺陷陷，如果确实实存在几何缺缺陷，则修改改或重建片体体后重新缝合合。 3.缝缝合的有效性性 最后需要要注意的是，

14、虽虽然执行了缝缝合命令，计计算机也没有有给出错误提提示，看似缝缝合成功，其其实未必。有有的片体在缝缝合完成后，放放大时会看到到有亮显点或或亮显线，甚甚至还有空隙隙。因此，在在缝合完成后后，一定要立立即检查缝合合的有效性。若若在缝合线上上出现了亮显显点或亮显线线，就意味着着此部位没有有缝合成功，必必须取消缝合合操作，重新新进行缝合，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.生成实体 把内、外表表面和横截面面缝合成一个个闭合的片体体，则片体将将自动转化为为实体，如图图6所示。 图6 实体六、小结 总之之，用UG软软件做逆向设设计是比较耗耗时的，而且且在点云的处处理和构建片片体方面，都都不如专业逆逆向软件（如如Surfaacer、RRapidfform等）方方便。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。