曲面自动重建在模具设计开发中的应用(上)

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　　模具工业历来都是应用新技术、新工艺、新材料的先锋。近十年来，模具行业一直是CAD/CAM软件的最主要用户之一。欧美一些模具企业大量运用CAD/CAM/CAE技术和产品，相比之下，中国模具厂家正进入起步阶段。

　　以常规的设计程序和工艺，设计者都是按照二维图纸或是根据设计规范和几何图形的要求，将数据、参数键入计算机，通过CAD/CAM软件程序，先产生三维模型，再以此为依据，编制数控加工程序，来驱动数控机床或其它数控设备，经过不同的工序，生产出最终产品

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　　但如果以实物模型/样件为依据，而没有图纸和参数，特别针对一些复杂的曲面产品，要用传统的测量方法，取得数据，再经过计算机CAD软件来正确建立完整的三维模型，就谈何容易了。CAD/CAM软件在这些逆向工程中的应用，我们称之为CAD/CAM软件的逆向工程技术(SurfaceReconstruction--曲面自动重建).

　　1. "逆向工程技术"需求----产品开发中的难题

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　　随着CAD/CAM技术的广泛应用，相比之下，在如何准确、有效地从实物样件上采集复杂三维表面数据，进而能快速地转变成高质量的计算机软件中的三维数学模型--这一应用上仍然存在很大的障碍。

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　　尤其在汽车，摩托车身及其他产品模具的设计和制造过程中，经常会碰到这个难题：产品仿制或面对以手工制作或经手工进行局部修改(光顺处理)后的模型或实物样件(即使是用CAD/CAM系统设计和加工生产的模型)，如果仍用传统的测量技术--采集特征线上离散的坐标点，然后输入计算机，用一般造型软件，将点连成线，连线成面片，连接面片再反复光顺后建立CAD模型的处理步骤，就有以下多方面的技术和工艺上的限制。

　　测量速度慢，周期长而且精确度难以保证，特别是针对很复杂的曲面，离散点不能准确地定义它的形状，工程师简单重复劳动工作量巨大。

　　对测绘人员的要求高，他必须掌握设计的要求和一般CAD/CAM软件对有效处理坐标点数量的限制。

　　不能充分发挥CAD/CAM技术和计算机高速速度的优势。

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　　不能发挥最新扫描技术/工具，如激光扫描器等的优势(因有上述第2点中提及的限制)。

　　最终建立的CAD模型与实际数值偏差大--质量难以控制。

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　　2. "逆向工程技术"发展史--SurfaceReconstruction(曲面自动重建)软件诞生

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　　为解决上述难题，在1992年，法国MDTV公司和日本某大汽车集团开始合作进行研究开发，至1994年中正式推出“SurfaceReconstruction"(曲面自动重建)专业应用软件，真正填补了CAD/CAM技术在逆向工程领域应用中的空白。

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　　对那些在产品开发过程中以实物模型/样件为依据，来着手设计/改型的用户来讲，MDTV公司的SurfaceReconstruction(曲面自动重建)功能的应用，完全改变了他们的传统工艺，利用先进的扫描工具，用户从原来费时且难以控制的手工测量，变成用全自动的高速扫描方法。在采集坐标点后，也由原来处理离散点的繁复而难以控制之下的曲面模型自动生成的新技术。从而大大加快了开发设计的同期并提高了产品的质量。