模具工業(yè)歷來都是應(yīng)用新技術(shù)唇辨、新工藝、新材料的先鋒。近十年來蝶桑，模具行業(yè)一直是CAD/CAM軟件的最主要用戶之一。歐美一些模具企業(yè)大量運(yùn)用CAD/CAM/CAE技術(shù)和產(chǎn)品哥笤，相比之下窄切，中國模具廠家正進(jìn)入起步階段。

　　以常規(guī)的設(shè)計(jì)程序和工藝协悼，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炫胡，將數(shù)據(jù)哈寂、參數(shù)鍵入計(jì)算機(jī)，通過CAD/CAM軟件程序狗城，先產(chǎn)生三維模型佑茴，再以此為依據(jù)，編制數(shù)控加工程序蚊楞，來驅(qū)動(dòng)數(shù)控機(jī)床或其它數(shù)控設(shè)備键闺，經(jīng)過不同的工序，生產(chǎn)出最終產(chǎn)品

　　但如果以實(shí)物模型/樣件為依據(jù)澈驼，而沒有圖紙和參數(shù)辛燥，特別針對一些復(fù)雜的曲面產(chǎn)品，要用傳統(tǒng)的測量方法缝其，取得數(shù)據(jù)挎塌，再經(jīng)過計(jì)算機(jī)CAD軟件來正確建立完整的三維模型，就談何容易了内边。CAD/CAM軟件在這些逆向工程中的應(yīng)用榴都，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)品開發(fā)中的難題

　　隨著CAD/CAM技術(shù)的廣泛應(yīng)用，相比之下漠其，在如何準(zhǔn)確缭贡、有效地從實(shí)物樣件上采集復(fù)雜三維表面數(shù)據(jù)，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辉懒。

　　尤其在汽車阳惹，摩托車身及其他產(chǎn)品模具的設(shè)計(jì)和制造過程中，經(jīng)常會(huì)碰到這個(gè)難題：產(chǎn)品仿制或面對以手工制作或經(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）眶俩，如果仍用傳統(tǒng)的測量技術(shù)－－采集特征線上離散的坐標(biāo)點(diǎn)琢播，然后輸入計(jì)算機(jī)，用一般造型軟件荠补，將點(diǎn)連成線茄颈，連線成面片，連接面片再反復(fù)光順后建立CAD模型的處理步驟宁线，就有以下多方面的技術(shù)和工藝上的限制去柿。

　　測量速度慢，周期長而且精確度難以保證僻一，特別是針對很復(fù)雜的曲面幅裳，離散點(diǎn)不能準(zhǔn)確地定義它的形狀，工程師簡單重復(fù)勞動(dòng)工作量巨大冀肆。

　　對測繪人員的要求高铆寓，他必須掌握設(shè)計(jì)的要求和一般CAD/CAM軟件對有效處理坐標(biāo)點(diǎn)數(shù)量的限制。

　　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。

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

　　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。

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

　　為解決上述難題舆瘪，在1992年片效，法國MDTV公司和日本某大汽車集團(tuán)開始合作進(jìn)行研究開發(fā)，至1994年中正式推出“SurfaceReconstruction"（曲面自動(dòng)重建）專業(yè)應(yīng)用軟件英古，真正填補(bǔ)了CAD/CAM技術(shù)在逆向工程領(lǐng)域應(yīng)用中的空白淀衣。

　　對那些在產(chǎn)品開發(fā)過程中以實(shí)物模型/樣件為依據(jù)，來著手設(shè)計(jì)/改型的用戶來講哺呜，MDTV公司的SurfaceReconstruction(曲面自動(dòng)重建）功能的應(yīng)用舌缤，完全改變了他們的傳統(tǒng)工藝箕戳，利用先進(jìn)的掃描工具某残，用戶從原來費(fèi)時(shí)且難以控制的手工測量，變成用全自動(dòng)的高速掃描方法陵吸。在采集坐標(biāo)點(diǎn)后玻墅，也由原來處理離散點(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)。從而大大加快了開發(fā)設(shè)計(jì)的同期并提高了產(chǎn)品的質(zhì)量壮虫。

　　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)澳厢，從而快而準(zhǔn)地生成CAD數(shù)字模型過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)）的文件囚似，可超過幾百萬個(gè)點(diǎn)或以上姊康；

　　提供檢測和編輯數(shù)字化點(diǎn)文件的工具；

　　以交互方式生成特征（曲）線幌蹈；

　　自動(dòng)識別特征碎瓢，包括銳邊、邊渡面转迷、斜度等戴仁；

　　自動(dòng)生成曲面；

　　能對重建后的曲面模型作精度驗(yàn)測和質(zhì)量評估乞易；

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

　　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)的能力吝沃，所以在測量實(shí)物模型/樣件的時(shí)候，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進(jìn)行測量（采集該線上的離散坐標(biāo)點(diǎn)）雁唁。而只需一次性或多次在不同方向上對測量對象的整體或局部進(jìn)行掃描（為獲得完整數(shù)據(jù)）俐逛，以采集大量密集的數(shù)字化點(diǎn)（cloudpoints).

　　顯而易見，曲面重建技術(shù)的應(yīng)用是與掃描技術(shù)息息相關(guān)的绊含。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)確性桑嘶。

　　在與某日本模具集團(tuán)合作開發(fā)SurfaceRecondtruction(曲面自動(dòng)重建）軟件過程中發(fā)現(xiàn)炊汹，原來各先進(jìn)國家，特別在歐洲逃顶，一些公司已研究出一系列先進(jìn)的掃描技術(shù)/工具讨便，而這些工具已與SurfaceReconstrution（曲面自動(dòng)重建）功能相配合，在世界各地以政，特別在中國已被成功地應(yīng)用在模具及相關(guān)產(chǎn)品的開發(fā)工作中霸褒。

　　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。工程實(shí)踐證明它是一項(xiàng)既方便又可靠的新技術(shù)盈蛮。

　　該軟件能處理不同類型的數(shù)字化點(diǎn)废菱，不管是人工測出的低密度數(shù)字化點(diǎn)，還是自動(dòng)測出的數(shù)以百萬計(jì)的數(shù)字化點(diǎn)抖誉，一旦這些數(shù)字化點(diǎn)在屏幕上顯示出殊轴，設(shè)計(jì)人員可直觀地交互建立起模型的特征線，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)生成袒炉。由這些網(wǎng)絡(luò)曲線作為曲面片的邊界旁理，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。最后思早，由專門的檢測功能模塊把所生成的曲面與所采集的數(shù)字化點(diǎn)進(jìn)行比較个宾。

　　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)測量工作的精確程度。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)域包萧，以及不準(zhǔn)確的數(shù)字化點(diǎn)颁音，以便確定是否要重新測量數(shù)字化點(diǎn)。

　　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荠划，以去除雜散點(diǎn)恕下。從而提高數(shù)字化點(diǎn)精度。也可手工操作去除或加入數(shù)字化點(diǎn)杀铆。

　　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沮汇，使設(shè)計(jì)人員直接由設(shè)計(jì)的一組數(shù)字化點(diǎn)來完成，而沒有必要一點(diǎn)一點(diǎn)地選取抚袁。

　　4.曲面的生成

　　由線框模型生成一組曲面嬉咐，面與面之間過渡約束（如曲線的相切、連續(xù)性等）由設(shè)計(jì)人員定義多尺。這些曲面片被自動(dòng)覆蓋互數(shù)字化型面上绕睹，以盡可能與測出的數(shù)字化點(diǎn)相吻合。

　　5.校核

　　CAD模型建好后憨琳，必須與實(shí)物模型進(jìn)行比較诫钓，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，結(jié)果以顏色級度偏差的形式顯示，顏色的變化以距離的大小而變化菌湃。所建CAD模型品質(zhì)的優(yōu)劣也可由STRIM曲面功能來校核问拘，如用平行光線、發(fā)射光線惧所、圖形掃描等功能來檢測骤坐。

　　6.集成一體化

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

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