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2013-07-19 by:ProE/Croe培訓(xùn)中心 來(lái)源:仿真在線
proe的模型重構(gòu)技術(shù)
0前言
計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)了先進(jìn)制造技術(shù)的進(jìn)步并逐漸得到普及,逆向工程技術(shù)作為先進(jìn)制造技術(shù)倍受制造業(yè)的青睞。結(jié)合快速發(fā)展的激光技術(shù)和數(shù)控技術(shù),逆向工程正在成為汽車、航空航天、模具、玩具和船舶等工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造的重要手段。它基于實(shí)物模型來(lái)獲得造型數(shù)據(jù)、提取模型參數(shù),通過(guò)模型重構(gòu)吸收和消化先進(jìn)的設(shè)計(jì)思想、制造理念以及產(chǎn)品制造過(guò)程中的管理方法,并通過(guò)對(duì)其修改和再優(yōu)化設(shè)計(jì)獲得更為適應(yīng)市場(chǎng)要求的產(chǎn)品。這種設(shè)計(jì)思想和制造方法大大降低了產(chǎn)品的生產(chǎn)周期,提高了生產(chǎn)效率,是一門涉及計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、計(jì)算機(jī)圖像處理、微分幾何、計(jì)算幾何、數(shù)理統(tǒng)計(jì)和軟件工程等多門學(xué)科的CAD技術(shù)。逆向工程實(shí)現(xiàn)流程。
參數(shù)化設(shè)計(jì)已經(jīng)成為機(jī)械CAD系統(tǒng)的重要開發(fā)手段,在工程實(shí)際中得到廣泛應(yīng)用。proe所具備的參數(shù)化尺寸驅(qū)動(dòng)、基于特征和單一數(shù)據(jù)庫(kù)等特點(diǎn),使其成為國(guó)際上參數(shù)化設(shè)計(jì)軟件的標(biāo)準(zhǔn)。proe軟件中的ICEMSurf、Pro/Scantools(掃描工具)以及Pro/Designer模塊均具有逆向功能,其中Pro/Scantools模塊是專門用于逆向工程的工具模塊。掃描工具是一種非參數(shù)化環(huán)境工具,它可使用戶專注于模型構(gòu)造這一特定區(qū)域,并用不同的造型工具來(lái)獲得期望的形狀和曲面屬性。文章闡述了利用通用CAD/CAM軟件proe系統(tǒng)對(duì)掃描線點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行模型重構(gòu)以及NC加工的方法和步驟。
1測(cè)量數(shù)據(jù)的讀取
Pro/Scantools不僅可以接收測(cè)量數(shù)據(jù)中的有序點(diǎn)數(shù)據(jù),也能接收散亂點(diǎn)云數(shù)據(jù)。利用掃描工具環(huán)境中的獨(dú)立幾何可從原始數(shù)據(jù)創(chuàng)建期望的形狀。在掃描工具環(huán)境中,輸入測(cè)量數(shù)據(jù)的方法有2種:
(1)新建-實(shí)體零件,點(diǎn)擊主菜單的[插入],[獨(dú)立幾何]命令,然后再選擇[幾何]/[示例數(shù)據(jù)來(lái)自文件],指定測(cè)量數(shù)據(jù)的密度模式(高密度/低密度),確立坐標(biāo)系,選中所要讀取的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。對(duì)彈出的"原始數(shù)據(jù)"對(duì)話框中的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定和選擇,便完成了掃描工具環(huán)境下測(cè)量數(shù)據(jù)的讀取。此時(shí)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)根據(jù)測(cè)量點(diǎn)擬合成曲線,稱該曲線為掃描曲線。
(2)選擇[插入]/[共享數(shù)據(jù)]/[自文件]命令,讀人測(cè)量數(shù)據(jù),再進(jìn)入掃描工具環(huán)境。這里的原始數(shù)據(jù)可以是點(diǎn)數(shù)據(jù)也可以是曲面數(shù)據(jù)。
2測(cè)量數(shù)據(jù)的預(yù)處理
數(shù)據(jù)處理是逆向工程的關(guān)鍵技術(shù)之一,由于測(cè)量誤差和干擾環(huán)境因素的影響,在測(cè)量數(shù)據(jù)的過(guò)程中不可避免地出現(xiàn)噪聲點(diǎn)、數(shù)據(jù)遺失或冗余數(shù)據(jù)等現(xiàn)象,這些都是影響后續(xù)模型重構(gòu)質(zhì)量的主要因素。因此,在模型重構(gòu)之前要對(duì)所測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,稱之為數(shù)據(jù)預(yù)處理,數(shù)據(jù)預(yù)處理的內(nèi)容包括測(cè)量數(shù)據(jù)的噪聲點(diǎn)去除、數(shù)據(jù)精簡(jiǎn)和數(shù)據(jù)平滑等。數(shù)據(jù)預(yù)處理的目的是為了使數(shù)據(jù)點(diǎn)在滿足重構(gòu)精度的前提下盡量簡(jiǎn)單,這些工作都可以在Pro/Scantools模塊中完成。
點(diǎn)擊工具欄里的圖標(biāo)可以對(duì)已經(jīng)自動(dòng)擬合的掃描曲線進(jìn)行修改。選中掃描曲線,彈出[修改掃描]菜單,可對(duì)掃描曲線進(jìn)行相應(yīng)地連接、斷開、刪除和重組等操作。在[修改運(yùn)動(dòng)]對(duì)話框中點(diǎn)擊[接受]按鈕即完成了對(duì)掃描點(diǎn)的修改。通過(guò)以上對(duì)數(shù)據(jù)的直接處理,即可獲得令人滿意的掃描曲線集。圖2和圖3為處理前和處理后的掃描曲線。
3創(chuàng)建型曲線
掃描曲線不能直接生成曲面,要通過(guò)復(fù)制掃描曲線的方法來(lái)獲得型曲線。點(diǎn)擊菜單欄里的[幾何]/[曲線]命令,彈出如圖4所示的菜單。[自示例數(shù)據(jù)]:選中掃描曲線即可將其復(fù)制成型曲線。[通過(guò)點(diǎn)]:根據(jù)所選擇的若干個(gè)掃描點(diǎn)創(chuàng)建型曲線。[自曲線]命令項(xiàng)中有2種生成型曲線的方法:(1)依據(jù)給定的點(diǎn)數(shù)生成型曲線;(2)依據(jù)給定的允許公差范圍生成型曲線。
無(wú)論采用什么方法,得到的型曲線都不會(huì)很理想,所以在創(chuàng)建完型曲線之后,需要對(duì)型曲線進(jìn)行修改和調(diào)整,使生成的曲線盡量光順。點(diǎn)擊工具欄里的才圖標(biāo),選擇需要修改的型曲線在彈出的[修改曲線]菜單欄中,Pro/Scantools提供了3種修改型曲線的方法:(1)利用曲線的控制多邊形扭曲曲線;(2)利用曲線的型值點(diǎn)扭曲曲線;(3)將曲線擬合到指定的參照點(diǎn)。曲線創(chuàng)建完成之后,可通過(guò)曲線的曲率分析來(lái)判斷曲線的光順性,并可以改變曲線與其他曲線之間連續(xù)性(連接、相切、曲率連續(xù))。點(diǎn)擊[分析]\[曲線分析]"曲率]命令進(jìn)行曲率分析,若曲率變化較大,則需要進(jìn)一步光順調(diào)整。經(jīng)過(guò)微調(diào)光順后的樣條曲線建立的3D模型比較美觀,圖形不會(huì)造成區(qū)域性突變。對(duì)型曲線進(jìn)行反復(fù)修改和調(diào)整之后,可得到與源曲線接近的最終型曲線,為后續(xù)的曲面造型工作做好準(zhǔn)備。
4創(chuàng)建型曲面
光順調(diào)整后的型曲線是生成曲面的主要依據(jù)。首先判斷需要生成何種曲面,然后利用proe系統(tǒng)強(qiáng)大的曲面造型功能來(lái)構(gòu)建自由曲面。選擇菜單命令[特征]\。[創(chuàng)建]\[曲面]\[新建]\[高級(jí)]、[邊界混合],按順序選擇截面曲線作為邊界線,最后需檢查曲面的光順性及與其他曲面的連續(xù)性。當(dāng)曲面曲率變化比較均勻時(shí),即達(dá)到設(shè)計(jì)要求。若曲面質(zhì)量很差,需對(duì)不合理的曲面進(jìn)行修改,直至曲面讓人滿意為止。是在Pro/Scantools環(huán)境下創(chuàng)建的型曲線,以此為特征線并運(yùn)用proe的造型功能生成的曲面如圖6所示。點(diǎn)擊菜單欄[編輯]/[實(shí)體化](或加厚)命令,選擇或輸入相應(yīng)的選項(xiàng)或參數(shù),即可使曲面轉(zhuǎn)化為實(shí)體。最后在生成的3D模型實(shí)體的基礎(chǔ)上進(jìn)行倒角優(yōu)化或者改進(jìn)設(shè)計(jì),直至滿足設(shè)計(jì)要求。
5數(shù)控加工
Pro/NC模塊能夠完成數(shù)控加工的全部過(guò)程。其工作過(guò)程是:首先利用制造模塊的圖形編輯功能,將設(shè)計(jì)零件的幾何圖形繪制到計(jì)算機(jī),形成零件的圖形文件,然后利用數(shù)控編輯模塊進(jìn)行刀具軌跡處理,由計(jì)算機(jī)自動(dòng)對(duì)零件加工軌跡的每個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算和數(shù)學(xué)處理,在生成刀位數(shù)據(jù)文件后,經(jīng)過(guò)相應(yīng)的后處理,自動(dòng)生成數(shù)控加工程序。步驟大致如下:
(1)創(chuàng)建CAD模型;(2)建立操作;(3)定義NC工序和模擬加工屏幕顯示;(4)創(chuàng)建刀位數(shù)據(jù)文件;(5)將CL文件轉(zhuǎn)化為機(jī)床控制器數(shù)據(jù)文件。
6 proe環(huán)境下逆向建模實(shí)例
為一個(gè)旋轉(zhuǎn)件的有序點(diǎn)數(shù)據(jù),通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的處理得到掃描曲線,在掃描曲線的基礎(chǔ)上創(chuàng)建了如圖9所示的型曲線,根據(jù)型曲線建立型曲面并實(shí)體化的CAD模型。
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