模具工業(yè)歷來(lái)都是應(yīng)用新技術(shù)、新工藝郑舷、新材料的先鋒迈叫。近十年來(lái)，模具行業(yè)一直是CAD/CAM軟件的最主要用戶之一肘鹅。歐美一些模具企業(yè)大量運(yùn)用CAD/CAM/CAE技術(shù)和產(chǎn)品暂韭，相比之下，中國(guó)模具廠家正進(jìn)入起步階段奇门。

　　以常規(guī)的設(shè)計(jì)程序和工藝盒伸，設(shè)計(jì)者都是按照二維圖紙或是根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范和幾何圖形的要求，將數(shù)據(jù)栖啰、參數(shù)鍵入計(jì)算機(jī)橘沾，通過(guò)CAD/CAM軟件程序，先產(chǎn)生三維模型劫漠，再以此為依據(jù)仲它，編制數(shù)控加工程序宙娃，來(lái)驅(qū)動(dòng)數(shù)控機(jī)床或其它數(shù)控設(shè)備，經(jīng)過(guò)不同的工序且昭，生產(chǎn)出最終產(chǎn)品

　　但如果以實(shí)物模型/樣件為依據(jù)邦马，而沒(méi)有圖紙和參數(shù)，特別針對(duì)一些復(fù)雜的曲面產(chǎn)品宴卖，要用傳統(tǒng)的測(cè)量方法滋将，取得數(shù)據(jù)，再經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)CAD軟件來(lái)正確建立完整的三維模型症昏，就談何容易了随闽。CAD/CAM軟件在這些逆向工程中的應(yīng)用，我們稱之為CAD/CAM軟件的逆向工程技術(shù)(SurfaceReconstruction--曲面自動(dòng)重建）.

　　1. "逆向工程技術(shù)"需求----產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中的難題

　　隨著CAD/CAM技術(shù)的廣泛應(yīng)用肝谭，相比之下掘宪，在如何準(zhǔn)確、有效地從實(shí)物樣件上采集復(fù)雜三維表面數(shù)據(jù)攘烛，進(jìn)而能快速地轉(zhuǎn)變成高質(zhì)量的計(jì)算機(jī)軟件中的三維數(shù)學(xué)模型－－這一應(yīng)用上仍然存在很大的障礙魏滚。

　　尤其在汽車(chē)，摩托車(chē)身及其他產(chǎn)品模具的設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中坟漱，經(jīng)常會(huì)碰到這個(gè)難題：產(chǎn)品仿制或面對(duì)以手工制作或經(jīng)手工進(jìn)行局部修改(光順處理）后的模型或?qū)嵨飿蛹词故怯肅AD/CAM系統(tǒng)設(shè)計(jì)和加工生產(chǎn)的模型）鼠次，如果仍用傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)－－采集特征線上離散的坐標(biāo)點(diǎn)，然后輸入計(jì)算機(jī)芋齿，用一般造型軟件齿矗，將點(diǎn)連成線，連線成面片秤瞒，連接面片再反復(fù)光順后建立CAD模型的處理步驟爷凫，就有以下多方面的技術(shù)和工藝上的限制。

　　測(cè)量速度慢侵透，周期長(zhǎng)而且精確度難以保證罪团，特別是針對(duì)很復(fù)雜的曲面，離散點(diǎn)不能準(zhǔn)確地定義它的形狀逞脚，工程師簡(jiǎn)單重復(fù)勞動(dòng)工作量巨大窄栓。

　　對(duì)測(cè)繪人員的要求高，他必須掌握設(shè)計(jì)的要求和一般CAD/CAM軟件對(duì)有效處理坐標(biāo)點(diǎn)數(shù)量的限制组莲。

　　不能充分發(fā)揮CAD/CAM技術(shù)和計(jì)算機(jī)高速速度的優(yōu)勢(shì)笙亿。

　　不能發(fā)揮最新掃描技術(shù)/工具，如激光掃描器等的優(yōu)勢(shì)（因有上述第2點(diǎn)中提及的限制）咒饼。

　　最終建立的CAD模型與實(shí)際數(shù)值偏差大－－質(zhì)量難以控制炕烈。

　　2. "逆向工程技術(shù)"發(fā)展史--SurfaceReconstruction(曲面自動(dòng)重建）軟件誕生

　　為解決上述難題，在1992年渔硫，法國(guó)MDTV公司和日本某大汽車(chē)集團(tuán)開(kāi)始合作進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)皱坛，至1994年中正式推出“SurfaceReconstruction"（曲面自動(dòng)重建）專業(yè)應(yīng)用軟件编曼，真正填補(bǔ)了CAD/CAM技術(shù)在逆向工程領(lǐng)域應(yīng)用中的空白。

　　對(duì)那些在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中以實(shí)物模型/樣件為依據(jù)剩辟，來(lái)著手設(shè)計(jì)/改型的用戶來(lái)講掐场，MDTV公司的SurfaceReconstruction(曲面自動(dòng)重建）功能的應(yīng)用，完全改變了他們的傳統(tǒng)工藝贩猎，利用先進(jìn)的掃描工具熊户，用戶從原來(lái)費(fèi)時(shí)且難以控制的手工測(cè)量，變成用全自動(dòng)的高速掃描方法吭服。在采集坐標(biāo)點(diǎn)后嚷堡，也由原來(lái)處理離散點(diǎn)的繁復(fù)而難以控制之下的曲面模型自動(dòng)生成的新技術(shù)。從而大大加快了開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的同期并提高了產(chǎn)品的質(zhì)量艇棕。

　　SurfaceReconsruction（曲面自動(dòng)重建）軟件提供了以實(shí)物模型/樣件的表面數(shù)字化點(diǎn)（坐標(biāo)點(diǎn)）為依據(jù)蝌戒，從而快而準(zhǔn)地生成CAD數(shù)字模型過(guò)程中所需的一切靈活性和受控性，它體現(xiàn)在以下一系列特征上;

　　可讀取極大量的數(shù)字化點(diǎn)（坐標(biāo)點(diǎn)）的文件沼琉，可超過(guò)幾百萬(wàn)個(gè)點(diǎn)或以上北苟；

　　提供檢測(cè)和編輯數(shù)字化點(diǎn)文件的工具；

　　以交互方式生成特征（曲）線琉枚；

　　自動(dòng)識(shí)別特征捅青，包括銳邊、邊渡面炬锦、斜度等；

　　自動(dòng)生成曲面架揉；

　　能對(duì)重建后的曲面模型作精度驗(yàn)測(cè)和質(zhì)量評(píng)估孝炫；

　　“曲面自動(dòng)重建”功能可以和其它CAD/CAM軟件如：CATIA、Euclid浦砸、STRIM－－等同時(shí)使用抽茸。

　　3. 先進(jìn)掃描技術(shù)/工具的應(yīng)用

　　SurfaceReconstruction（曲面自動(dòng)重建）軟件具有處理極大量數(shù)字化點(diǎn)的能力，所以在測(cè)量實(shí)物模型/樣件的時(shí)候毯旷，就不必象以前那樣小心謹(jǐn)慎地選擇能描述型面的特征線來(lái)進(jìn)行測(cè)量（采集該線上的離散坐標(biāo)點(diǎn)）碍讼。而只需一次性或多次在不同方向上對(duì)測(cè)量對(duì)象的整體或局部進(jìn)行掃描（為獲得完整數(shù)據(jù)），以采集大量密集的數(shù)字化點(diǎn)（cloudpoints).

　　顯而易見(jiàn)选癣，曲面重建技術(shù)的應(yīng)用是與掃描技術(shù)息息相關(guān)的练代。描述模型表面數(shù)據(jù)的數(shù)字化點(diǎn)文件的質(zhì)量直接反應(yīng)到重建后的曲面模型的準(zhǔn)確性。

　　在與某日本模具集團(tuán)合作開(kāi)發(fā)SurfaceRecondtruction(曲面自動(dòng)重建）軟件過(guò)程中發(fā)現(xiàn)杰刽，原來(lái)各先進(jìn)國(guó)家菠发，特別在歐洲，一些公司已研究出一系列先進(jìn)的掃描技術(shù)/工具贺嫂，而這些工具已與SurfaceReconstrution（曲面自動(dòng)重建）功能相配合滓鸠，在世界各地雁乡，特別在中國(guó)已被成功地應(yīng)用在模具及相關(guān)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)工作中。

　　4. 逆向工程技術(shù)的應(yīng)用

　　SurfaceReconstruction(曲面自動(dòng)重建)軟件是經(jīng)過(guò)實(shí)踐驗(yàn)證的可靠工具.是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件在逆向工程中應(yīng)用的一個(gè)典型實(shí)例糜俗。工程實(shí)踐證明它是一項(xiàng)既方便又可靠的新技術(shù)踱稍。

　　該軟件能處理不同類(lèi)型的數(shù)字化點(diǎn)，不管是人工測(cè)出的低密度數(shù)字化點(diǎn)悠抹，還是自動(dòng)測(cè)出的數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的數(shù)字化點(diǎn)珠月，一旦這些數(shù)字化點(diǎn)在屏幕上顯示出，設(shè)計(jì)人員可直觀地交互建立起模型的特征線锌钮，這些特征線由設(shè)計(jì)人員選取一定順滑精度的數(shù)字化點(diǎn)生成桥温。由這些網(wǎng)絡(luò)曲線作為曲面片的邊界，該功能軟件自動(dòng)生成與數(shù)字化點(diǎn)非常接近的順滑曲面梁丘。最后侵浸，由專門(mén)的檢測(cè)功能模塊把所生成的曲面與所采集的數(shù)字化點(diǎn)進(jìn)行比較。

　　以下為SurfaceReconstruction(曲面自動(dòng)重建)的操作步驟：

　　1.數(shù)字化點(diǎn)顯示

　　多角度顯示模型能使設(shè)計(jì)人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)測(cè)量工作的精確程度到趴。以數(shù)字化點(diǎn)為基礎(chǔ)直接生成的模型能顯示遺漏區(qū)域林乍，以及不準(zhǔn)確的數(shù)字化點(diǎn)，以便確定是否要重新測(cè)量數(shù)字化點(diǎn)阁雷。

　　2.數(shù)字化點(diǎn)編輯

　　所有數(shù)字化點(diǎn)須經(jīng)篩選或自由順滑處理戒腔，以去除雜散點(diǎn)。從而提高數(shù)字化點(diǎn)精度柒杯。也可手工操作去除或加入數(shù)字化點(diǎn)掸枉。

　　3.建立線框模型(取數(shù)字化模型特征線)

　　以交互方式定義模型的特征線，使設(shè)計(jì)人員直接由設(shè)計(jì)的一組數(shù)字化點(diǎn)來(lái)完成疑拯，而沒(méi)有必要一點(diǎn)一點(diǎn)地選取磷妻。

　　4.曲面的生成

　　由線框模型生成一組曲面，面與面之間過(guò)渡約束（如曲線的相切矿矿、連續(xù)性等）由設(shè)計(jì)人員定義搁赘。這些曲面片被自動(dòng)覆蓋互數(shù)字化型面上，以盡可能與測(cè)出的數(shù)字化點(diǎn)相吻合棋躬。

　　5.校核

　　CAD模型建好后愁反，必須與實(shí)物模型進(jìn)行比較，校核時(shí)該功能軟件計(jì)算數(shù)字化點(diǎn)與生成曲面間的距離剪勿，結(jié)果以顏色級(jí)度偏差的形式顯示贸诚，顏色的變化以距離的大小而變化。所建CAD模型品質(zhì)的優(yōu)劣也可由STRIM曲面功能來(lái)校核厕吉，如用平行光線赦颇、發(fā)射光線、圖形掃描等功能來(lái)檢測(cè)赴涵。

　　6.集成一體化

　　曲面自動(dòng)重建模塊可與EUCLID媒怯，STRIM等系統(tǒng)的曲面造型功能模塊結(jié)合起來(lái)订讼，隨時(shí)為設(shè)計(jì)人員提供模型的設(shè)計(jì)、修改和曲面重建的強(qiáng)大設(shè)計(jì)功能扇苞。

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