一、概述

反求工程(ReverseEngineering)是近年來CAD／CAM技術(shù)領(lǐng)域研究的—個熱點棚疏。簡單地講世雄。如果把傳統(tǒng)的從構(gòu)思一設(shè)計一產(chǎn)品這個過程稱為正向工程的話。那么,產(chǎn)品模型(或?qū)嵨?一CAD信息模型一CAM或快速原型件這個過程就稱為反求工程宜恩。在一個通用CAD系統(tǒng)中自動或部分交互地完成其實體模型的重構(gòu),取得完整數(shù)據(jù)信息的CAD模型,在此基礎(chǔ)上,采用適當?shù)霓D(zhuǎn)換方式產(chǎn)生模具型腔作姐、采用圖象編程技術(shù)完成型腔數(shù)控加工的工藝規(guī)劃并產(chǎn)生相應(yīng)的NC指令,同時可以輸出供快速原形制造使用的STL文件,以便快速制造出樣件。

二泛范、測量結(jié)果的處理與模型重構(gòu)

1．三坐標測量及數(shù)據(jù)提取

用于反求工程的測量手段很多让虐、如光切法、層析法罢荡、工業(yè)CT赡突、CMM(坐標測量法),由于坐標測量法使用方便,且具有較高的精度,適合于企業(yè)界使用。故本方案采用坐標精密測量方法区赵。如何測量數(shù)據(jù)是首先應(yīng)考慮的問題麸俘、能表現(xiàn)出形體特征的數(shù)據(jù)點是造型的基礎(chǔ),因此測量必須與造型結(jié)合起來考慮。以便使測得的數(shù)據(jù)點能最大限度的滿足造型需要,所以必須選擇合適的造型方法惧笛。當產(chǎn)品形狀較為簡單从媚。且外表面法線方向在180度以內(nèi)時,可采用UG／FREEFORMFEATURE／FROMPOINTS和／FROMPOLES模塊造型；對于汽車發(fā)動機排氣管等具有不規(guī)則表面的管狀物,在三坐標測量時,很難在其上指定一個位置測量以便將來生成截面線患整。按照截面來測量則較易實現(xiàn),因此用三坐標測量時盡可能多地測一些完整的截面數(shù)據(jù),無法測得完整截面數(shù)據(jù)處則盡可能地多測一些點以備后用拜效。

測量機檢測—個點的完整過程包括下列幾方面的工作:

(1)選擇測量工具的類型、規(guī)格各谚、確定工件的安裝狀態(tài):測量頭作為一種測量工具(相當于加工時的刀具),裝于機床的垂直運動部件中,在接觸式測量中,測量機的工作效率與精度和測量頭密切相關(guān)紧憾。從結(jié)構(gòu)原理看、測量頭可分為機械式甥鼠、電氣式块生、光學式三種。光學式的非接觸測量頭應(yīng)用光學及激光的原理岭笔。主要用于計量室中的精密坐標測量機廓蒜。接觸式的測量頭又可分為硬測頭和軟測頭兩類。硬測頭多為機械測頭,主要用于受動測量钻国。軟測頭上裝有電氣式的傳感器,測頭可作位移奴妈、偏轉(zhuǎn),故可用于自動測量中。確定工件的安裝狀態(tài)是指把工件安裝得易于測量燎称。

(2)測頭快速移動到定位點,以一定精度定位窃愿。

(3)測頭從定位點慢速向工件的被測點趨近,當接觸狀態(tài)達到要求后發(fā)出過零的信號,對測量進行檢測,讀數(shù)頭在X、Y贩溉、Z三個軸上分別取出測量數(shù)據(jù)恨递。

(4)將該數(shù)據(jù)送入計算機中進行處理,輸出測量結(jié)果增捻。

測量方法—般有點位測量法和連續(xù)輪廓掃描法兩類連續(xù)輪廓掃描法又分為仿形連續(xù)掃描或通用連續(xù)掃描。這些方法都各有特點和應(yīng)用場合溺瘩。

(1)點位測量法這是從點到點的測量方法,如圖1示躁绸。測頭從A點趨近測量點B,測完后測頭退回到C點,再按規(guī)定的步距到D點,重復(fù)下一點E的測量等等。點位測量法適用于孔臣嚣、基準線以及曲面輪廓的測量。對于復(fù)雜的曲面一般先是固定一個截面,在一個軸向(如X軸)上逐次移動,進行測量剥哑。然后在Y方向移動一個規(guī)定距離后對另一截面在X軸向逐次移動測量硅则。

(2)仿形連續(xù)掃描法測頭連續(xù)地在工件表面上移動,而測量點則是按預(yù)定的間隔進行采樣和記錄。整個掃描和測量工作都是自動完成的株婴。

(3)通用連續(xù)掃描法也稱程序控制連續(xù)掃描法,采用此法時測頭相對于工件外形輪廓的運動軌跡由存儲在計算機中的程序給定怎虫。

2．曲面造型及曲面設(shè)計

(1)數(shù)據(jù)的讀入三坐標測量機的輸出結(jié)果可以是按DOS的文本文件格式存放的數(shù)據(jù)文件。測量時每個截面的數(shù)據(jù)均有一個數(shù)據(jù)文件與之對應(yīng)困介。由于數(shù)據(jù)點很多大审、如果一個點一個點地手工輸入,不僅效率低,還容易出錯。因此我們用GRIP語言編寫了一段程序(read—dat．grs),用來將數(shù)據(jù)自動讀人UG中,并產(chǎn)生相應(yīng)的坐標點,為了造型的方便,把不同的截面點放在不同的層上,便于曲面造型時的數(shù)據(jù)選取座哩。READ—DATA．GRS的流程圖如圖2所示:

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