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在具体工程设计中,一般采用几种软件配套使用、取长补短的方式。例如上海交通大学模具技术研究所承接的逆向工程项目,采用了Surfacer与UG和Pro/E功能结合的方法,在具体操作中,使用Surfacer进行点、线处理,得到基本控制曲线,然后使用UG和Pro/E引入控制线的数据,进行曲面造型。其中,Pro/E应用的模块主要有ICEM Surf、Pro/DESIGNER(CDRS)等,UG使用的模块主要是UG/Modeling和UG/Surface模块。这几个设计模块都是一般CAD设计时常用到的。 5 q0 `- v7 S, S2 W$ N% q! A
9 i d! Z2 ~8 D! t# f1 V5 O( p Q 值得注意的是,在设计过程中,并不是所有的点都是要选取的,因此,在确定基本曲面的控制曲线时,需要找出哪些点或线是可用的,哪些点或线是一些细化特征的,需要在以后的设计中用到,而不是在总体设计中就体现出来的。事实上,一些圆柱、凸台等特征是在整体轮廓确定之后,测量实体模型并结合扫描数据生成的。同时应尽量选择一些扫描质量比较好的点或线,对其进行拟合。
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G! S! C6 \) a& a* z+ R$ d 五、曲线曲面的光顺处理
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0 ~+ M! e! V- r9 e( x. _& k 由于测量过程中测得的是离散点数据,缺乏必要的特征信息,往往存在数字化误差,需要对曲面和曲线进行光顺。光顺是一个工程上的概念,包括光滑和顺眼两方面的含义。光滑是指空间曲线和曲面的连续阶,数学上一阶倒数连续的曲线即为光滑的曲线;而顺眼是人的主观感觉评价。对于平面曲线,光顺需要满足以下几点:曲线C2连续;没有多余拐点;曲率变化均匀。在逆向设计中,曲线的光顺性调节是非常重要的。扫描或拟合得到的曲线一般很难保证其光顺,为了构造出一条光顺的插值曲线,需要修正原形值点序列,利用软件的相关功能模块进行调节。目前采用的曲线光顺方法主要是能量法和圆率法。设计的准则是曲线上曲率极值点尽可能少些;相邻两个极值点之间的曲率尽可能接近线性变化。 8 n- D1 y R: T$ m) l" y% j3 F
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曲面的光顺往往归结为网格的光顺。所谓网格的光顺,其含义是指网格的每一条曲线都是光顺的,光顺的曲面,应该是没有凸区和凹区的。在数学上,判断曲面是否满足上述条件的依据是高斯曲率。在一般CAD软件中,可以到分析模块中使用高斯曲率法对曲面进行分析。当曲面曲率变化比较均匀时,即可为达到设计要求。若曲面质量很差,需要对构成的曲线进行重新调整,直至曲面让人满意为止。 ; Z$ r" O' u3 t) }
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逆向工程既要保证曲面质量,又要保证设计精度。除了对原始型值点进行光顺之外,有时还要控制修改后的型值点同原始型值点的坐标偏差,该偏差不应太大,以保证设计部门给出的指标不致受太大的影响。 0 [0 O* l/ t7 C! S( S' U* ^& E, |, n
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六、结束语
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% @& ^9 D) M' K: q! b 逆向工程是一项开拓性、实用性和综合性很强的技术,逆向工程技术已经广泛应用到新产品的开发、旧零件的还原以及产品的检测中,它不仅消化和吸收实物原型,并且能修改再设计以制造出新的产品。但同时设计过程中系统集成化程度比较低,人工干预的比重大,将来有望形成集成化逆向工程系统,以软件的智能化来代替人工干预的不足。
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