1 引言

　　逆向工程（ReverseEngineering）顧名思義就是先有實(shí)體再依序制造出相同的模型稽羔，并結(jié)合三坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)炕婶、鐳射掃描系統(tǒng)炭序、影像截取系統(tǒng)等绣版，測(cè)出3D數(shù)據(jù)資料再以逆向軟件進(jìn)行點(diǎn)信息處理；經(jīng)過(guò)分門(mén)別類與族群分開(kāi)，及點(diǎn)線面與實(shí)體誤差比對(duì)比蛹疯，以最貼切幾何形狀重新構(gòu)建曲面模型，進(jìn)而生產(chǎn)CAD數(shù)據(jù)晶府；再以快速原型軟件制作出原型（Prototype）或是由數(shù)控機(jī)床做出生產(chǎn)加工的一種工程程序星持。

　　2 傳統(tǒng)汽車覆蓋件模具的設(shè)計(jì)制造方法

　　汽車覆蓋件中的特殊要求：表面質(zhì)量（特別是外覆蓋件）。覆蓋件表面上任何微小的缺陷都會(huì)在涂漆后引起光線的漫反射而損壞外表的美觀宋渔，因此覆蓋件不允許有波紋州疾、皺折、凹痕皇拣、擦傷严蓖、邊緣拉痕和其他破壞表面美觀的缺陷。覆蓋件上的裝飾棱線和筋條要求清晰氧急、平滑颗胡、左右對(duì)稱和過(guò)度均勻，覆蓋件之間的棱線銜接應(yīng)吻合流暢，不允許參差不齊缩毯。

　　對(duì)于自行設(shè)計(jì)研制的車型來(lái)說(shuō)径以，覆蓋件是雕塑師手工制作的產(chǎn)品，這樣的樣件不可避免地存在缺陷察遇，有時(shí)夺疹，也會(huì)利用覆蓋件樣件直接進(jìn)行仿形加工。而仿形則會(huì)將樣件上的缺陷全部復(fù)制到模具上遍挚，其最終產(chǎn)品也繼承了樣件上的全部缺點(diǎn)应康，造成覆蓋件外觀光順性差、準(zhǔn)確度低炊撕、協(xié)調(diào)性差宠宗。另外傳統(tǒng)的模具制造方法手工修模量大，間隙不均勻秦物，需反復(fù)修模試模瓣硼，質(zhì)量不穩(wěn)定，加工周期長(zhǎng)猿文。如果采用數(shù)控設(shè)備加工模具聂映，為檢驗(yàn)數(shù)控刀軌的正確性，還要進(jìn)行蠟?zāi)Ｔ嚽信锛帧鹘y(tǒng)方法主要缺點(diǎn)是生成的模具型腔不具備修改性及重新設(shè)計(jì)的能力窖维。

　　3 基于CAD\CAM系統(tǒng)的設(shè)計(jì)制造方法

　　采用CAD\CAM一體化技術(shù)是現(xiàn)代模具設(shè)計(jì)制造的要求，可以有效地改善傳統(tǒng)方法的不足妙痹，由CAD建立的產(chǎn)品模型可以直接生成數(shù)控指令铸史，通過(guò)DNC接口實(shí)現(xiàn)與機(jī)床間的數(shù)據(jù)通訊，使生產(chǎn)中原來(lái)用外形模擬傳遞改變?yōu)橛脭?shù)據(jù)通訊怯伊，使設(shè)計(jì)與制造環(huán)節(jié)直接溝通琳轿。而且可以在CAD系統(tǒng)中進(jìn)行外觀分析、產(chǎn)品裝配耿芹、檢查配合部件的干涉崭篡，對(duì)數(shù)控加工過(guò)程進(jìn)行仿真，檢查加工過(guò)程和干涉吧秕，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和修改琉闪。因此，可以大大降低手工勞動(dòng)量砸彬，縮短新產(chǎn)品研制周期颠毙，顯著提高產(chǎn)品質(zhì)量。

　　將CAD\CAM技術(shù)應(yīng)用于乘用車頂蓋模具的制造蓉凰，其制造依據(jù)是數(shù)學(xué)模型芳窟，因此得到的制件產(chǎn)品外觀光順图漓、美觀、對(duì)稱媒龟、配合輪廓線準(zhǔn)確度高，協(xié)調(diào)性好涧兜，修改方便（改形病囱、創(chuàng)新），制造依據(jù)保存期長(zhǎng)筹飒。

　　4 逆向設(shè)計(jì)方法與過(guò)程

　　4.1 CAD\CAM軟件選擇

　　應(yīng)用Imageware來(lái)生成曲面继蚪。在曲面的重建方面，該系統(tǒng)主要方法有如下兩點(diǎn)：可由掃描點(diǎn)直接產(chǎn)生曲面而不需要經(jīng)過(guò)建造曲線的過(guò)程葡债；亦可先建周邊曲線杨朴，而后用該邊界與其內(nèi)部的掃描點(diǎn)群來(lái)產(chǎn)生曲面。首先在掃描點(diǎn)群中構(gòu)造NURBS曲線蓝垢，然后分局曲線來(lái)產(chǎn)生曲面挑乓。具體內(nèi)容包括：

　　1）掃描點(diǎn)的分析及處理——可接收不同來(lái)源的數(shù)據(jù)，如用機(jī)器掃描漆枚，或用照像技術(shù)所得的數(shù)據(jù)等（ASC文件）创译。

　　2）曲面模型構(gòu)造——快速而準(zhǔn)確地掃描點(diǎn)變換成NURBS曲面模型。

　　3）曲面模型精度墙基、品質(zhì)分析软族。

　　4）曲面修改——曲線和曲面可實(shí)時(shí)交互形狀修改。

　　4.2 逆向設(shè)計(jì)方法

　　4.2.1 數(shù)據(jù)測(cè)量

　　近年來(lái)残制，隨著激光技術(shù)的發(fā)展立砸，在掃描中充分運(yùn)用激光定向性好的特性，采用非接觸測(cè)量方法初茶，如光柵法颗祝、全息法、深度圖像三維測(cè)量法纺蛆、激光三角法等吐葵，有效地克服了機(jī)械接觸式測(cè)量如三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x中探測(cè)桿的補(bǔ)償和剛性等許多系統(tǒng)誤差，使逆向工程發(fā)展到了一個(gè)新的高度桥氏。

　　利用ATOS的掃描功能温峭，將頂蓋表面數(shù)據(jù)化。由于測(cè)量誤差的存在蛆器，得到的表現(xiàn)數(shù)據(jù)應(yīng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理芍惦，包括壞點(diǎn)的去除，測(cè)量盲區(qū)數(shù)據(jù)的補(bǔ)齊和植，數(shù)據(jù)均化合平滑等固鹏。

　　4.2.2 幾何建模

　　幾何建模是逆向工程的關(guān)鍵崩绑，建模的過(guò)程也就是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的過(guò)程。數(shù)據(jù)處理的目的是獲得輸入數(shù)據(jù)的基本特征信息鹰个。其通用的手段主要有數(shù)據(jù)調(diào)整寂疏、復(fù)制、區(qū)域修剪骏拱、數(shù)據(jù)密度修改忱徙、數(shù)據(jù)光順、噪音去除难圣、尖角保留等缭慈，從而得到所需的圖形。建立模型的好壞不僅取決于模型對(duì)實(shí)物形狀的擬合程度们豌，也取決于曲面是否光順以及曲面的連接是否光滑涯捻。曲線和曲面的光順與否是應(yīng)該特別注意的問(wèn)題，一般來(lái)講望迎，滿足曲線光順德條件是：(1)二階光滑障癌，即曲率連續(xù)；（2）曲線不存在多余的拐點(diǎn)辩尊；（3）曲率變化比較均勻混弥。

　　建模的手段有兩種：一是用Copycad軟件由點(diǎn)云直接生成三角區(qū)面（STL模型），利用三角曲面模型進(jìn)行NC加工編程对省；二是用Imageware軟件由點(diǎn)云生成NURBS曲面模型蝗拿，進(jìn)行模具設(shè)計(jì)和加工。

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