UG在逆向工程中的应用

1、UG软件在逆向工程中的应用内容摘要要:而逆逆向工程程则是一一个“从从有到无无”的过过程，就就是根据据已有的的产品模模型，反反向推出出产品的的设计数数据，包包括设计计图纸和和数字模模型。逆逆向工程程的专业业软件有有Surrfaccer、ICEEM、CCopyyCADD和RaapiddForrm等，这些软软件非常常适合处处理大量量扫描的的点云数数据。同同时，我我们也对对UG在在逆向工工程中的的应用进进行了探探索，在在过程中中得到了了一些经经验，下下面详细细介绍如如下。二二、数据据点的输输入用UUG软件件做逆向向工程，使用的的测量设设备大多多都是接接触式手手动三坐坐标划线线机，主主要针对对剖面、轮廓

2、和和特征线线进行测测量，测测量的数数据点不不是很多多，UGG处理起起来也比比较容易易。一、前言言 传统统的产品品设计一一般都是是“从无无到有”的过程程，设计计人员首首先构思思产品的的外形、性能以以及大致致的技术术参数等等，再利利用CAAD建立立产品的的三维数数字化模模型，最最终将模模型转入入制造流流程，完完成产品品的整个个设计制制造周期期，这样样的过程程可称为为“正向向设计”。而逆逆向工程程则是一一个“从从有到无无”的过过程，就就是根据据已有的的产品模模型，反反向推出出产品的的设计数数据，包包括设计计图纸和和数字模模型。 逆向工工程的专专业软件件有Suurfaacerr、ICCEM、Coppy

3、CAAD和RRapiidFoorm等等，这些些软件非非常适合合处理大大量扫描描的点云云数据。例如，对一个个小车的的外型进进行激光光扫描，大约可可以得到到30万万个测量量点，通通过专业业的Suurfaacerr软件建建构而得得到数字字模型，达到了了预期的的效果。同时，我们也也对UGG在逆向向工程中中的应用用进行了了探索，在过程程中得到到了一些些经验，下面详详细介绍绍如下。 二、数据点点的输入入 用UUG软件件做逆向向工程，使用的的测量设设备大多多都是接接触式手手动三坐坐标划线线机，主主要针对对剖面、轮廓和和特征线线进行测测量，测测量的数数据点不不是很多多，UGG处理起起来也比比较容易易。 但但是

4、本文文的车模模型用激激光扫描描测到的的数据点点多达330万个个，这么么多的数数据点输输入UGG是很困困难的，因此我我们在SSurffaceer软件件里对点点云数据据进行了了除噪、稀疏等等预处理理。而为为了准确确地保持持原来的的特征点点和轮廓廓点，我我们大体体构造了了轮廓线线和特征征线，和和点云数数据一起起导入UUG中，如图11所示。 图1 输输入数据据三、通过过点构造造曲线 1.在在连线过过程中，一般是是先连特特征线点点，后连连剖面点点。在连连线前应应有合理理的规划划，根据据此车的的形状和和特征确确定如何何分面，以便确确定哪些些点应该该连接，并对以以后的构构面方法法做到心心中有数数，连线线的误

5、差差一般控控制在00.4mmm以下下。 22.常用用到的是是直线、圆弧和和样条线线（spplinne），其中最最常用的的是样条条线。一一般选用用“thhrouugh poiint” 方式式，阶次次最好为为3阶，因为阶阶次越高高，柔软软性越差差，即变变形困难难，且后后续处理理速度慢慢，数据据交换困困难。 3.因因测量时时有误差差以及模模型外表表面不光光滑等原原因，连连成的样样条线不不光顺时时还需要要进行调调整，否否则构造造出的曲曲面也不不光滑。调整时时常用的的一种方方法是EEditt Spplinne，一一般常用用Ediit ppolee选项，包括移移动、添添加控制制点以及及控制极极点沿某某个方

6、向向移动，方便对对样条进进行编辑辑，此外外，曲线线的断开开（diividde）、桥接（briidgee）和光光顺曲线线（Smmootth sspliine）也经常常用到。 总之之，在生生成面之之前需要要做大量量的调线线工作，调线时时可以使使用曲率率梳对其其进行分分析，以以保证曲曲线的质质量，如如图2所所示。 图2 构构造的曲曲线四、构造造曲面 因为车车身要求求有流畅畅的外形形、光顺顺的外表表面，因因此在构构造曲面面的时候候，要分分成若干干曲面进进行，尤尤其要保保证面和和面之间间能够相相切连续续或曲率率连续，这样才才能形成成一个没没有接痕痕的曲面面。另外外，构造造曲面时时，还要要根据具具体情况况

7、选择合合适的构构造方法法。 11.构造造曲面的的方法 (1)最常用用的构造造方法是是Thooughh Cuurvee Meesh，不仅可可以保证证曲面边边界曲率率的连续续性，还还可以控控制四周周边界曲曲率（相相切），而Thhouggh ccurvves只只能保证证两边曲曲率。 (2)使用较较多的还还有nxxn命令令，可以以动态显显示正在在创建的的曲面，还可以以随时增增、减定定义曲线线串，而而曲面也也将随之之改变。同样，还可以以保持与与相邻面面的G00、G11以及GG2连续续。 (3)在在构造曲曲面时，经常会会遇到三三边曲面面和五边边曲面。一般做做条曲线线，把三三边曲面面转化为为四边曲曲面，或或

8、将边界界线延伸伸，把五五边曲面面转化成成四边曲曲面，用用以重构构曲面。其中，在曲面面上，做做样条线线（cuurvee onn suurfaace）和修剪剪（trrim）是常用用到的两两个命令令，如图图3所示示。 图3 构构建的三三角面(4)构构造完外外表面，要进行行镜像处处理。在在曲面的的中心处处常会出出现凸起起，显得得曲面不不光顺，一般都都是把曲曲面的中中心处剪剪切掉，然后通通过桥接接使之平平滑。 (5)构造曲曲面时，两个面面之间往往往有“折痕”，曲面面很不光光顺，主主要是因因为两个个面相切切不连续续造成的的。解决决这个问问题，可可以通过过Thooughh cuurvee meesh 设置边

9、边界相切切连续选选项，还还可以在在构造曲曲面后选选择maatchh eddge（NX33）选项项，可以以使两个个曲面的的边界相相匹配，从而使使曲率连连续。另另外，即即使两个个曲面不不相接，mattch edgge命令令也可以以将一个个曲面的的边界自自动延伸伸并重合合至另一一个曲面面的边界界。 (6)在在构造单单张且较较为平坦坦的曲面面时，直直接用点点云构面面（frrom poiint clooud）将会更更方便、更准确确。有时时面之间间的空隙隙需要桥桥接（BBriddge），以保保证曲面面光滑过过渡。当当曲面求求交时，进行圆圆角处理理也会使使两曲面面圆滑过过渡。 2.构构造曲面面应注意意的几个

10、个问题 (1)构面最最关键的的是抓住住样件特特征，还还需要简简洁，曲曲面面积积尽量大大，而张张数不要要太多。另外，还要合合理分面面以提高高建模效效率。 (2)在构建建曲面过过程中，有时需需要再加加连一些些线条，以便构构造曲面面，连线线和构面面需要经经常交替替进行。曲面建建成后，要检查查曲面的的误差，一般测测量点到到面的误误差，误误差不要要超过11mm。 (33)构造造曲面阶阶次要尽尽量小，一般推推荐为33阶。因因为，高高阶次的的片体使使其与其其他CAAD系统统间成功功交换数数据的可可能性减减少，其其他CAAD系统统也可能能不支持持高阶次次的曲面面。阶次次高，则则片体比比较“刚刚硬”，曲面偏偏离

11、极点点较远，在极点点编辑曲曲面时很很不方便便。另外外，阶次次低还有有利于增增加一些些圆角、斜度和和增厚等等特征，有利于于下一步步编程加加工，提提高后续续生成 HYPERLINK t _blank 数数控加工工刀轨的的速度。 五、构造实实体 构构建完外外表面后后，需要要构建实实体数字字模型。如果模模型较简简单且曲曲率变化化不大时时，把它它们缝合合成一个个整体，再使用用增厚指指令就可可建立实实体，但但在大多多数情况况下却不不可能实实现，对对本文中中的模型型更是如如此。 如果把把外表面面缝合成成一个整整体，再再把车底底补面成成为一个个封闭的的片体，从而成成为一个个实体，但由于于车底部部曲面的的曲率变

12、变化比较较大，往往往实现现不了抽抽壳命令令。因此此，首先先需要先先偏置外外表面的的各个片片体，再再构建出出内、外外表面的的横截面面，最后后把做出出的横截截面和内内、外表表面缝合合起来，使之成成为封闭闭的片体体，从而而自动转转化为实实体，此此过程一一般包括括以下四四个方面面。 11.曲面面的偏值值 用OOffsset指指令同时时选多个个面或全全选以提提高效率率。小车车外表面面各个片片体偏值值的情况况，如图图4所示示。 图4 曲曲面的偏偏值图4中的的箭头表表示偏值值的方向向，如果果箭头反反向，只只要输入入负值即即可。 不是任任何曲面面都能够够实现偏偏值，不不能实现现偏值一一般有以以下几种种原因：

13、(11)由于于曲面本本身曲率率太大，基本曲曲面有法法线突变变的情况况； (2)偏偏值距离离太大而而造成偏偏值后自自相交，导致偏偏值失败败（本文文中把小小车片体体统一偏偏值2毫毫米）； (33)被偏偏值曲面面的品质质不好，局部有有波纹，只能修修改好曲曲面后再再进行偏偏值； (4)还有一一些曲面面看起来来很好，但就是是不能偏偏值，遇遇到这种种情况可可用Exxtraact Geoomettry转转化成BB 曲面面后再进进行偏值值。 以以上四种种情况在在构造曲曲面时都都可能遇遇到，要要学会分分析其原原因。 2.曲曲面的缝缝合 偏偏值后的的曲面还还需要裁裁剪或者者补面，用各种种曲面编编辑手段段构建内内表

14、面，然后缝缝合内表表面和外外表面。缝合时时，经常常会缝合合失败，一般有有下列几几种可能能。 (1)缝缝合时，缝合的的偏体太太多。应应该每次次只缝合合少数几几个片体体，需要要多次缝缝合。 (2)缝合公公差小于于两个被被缝合曲曲面相邻邻边之间间的距离离。遇到到此类问问题，一一般是加加大缝合合公差后后，再进进行缝合合。 (3)两两个表面面延伸后后不能交交汇，边边缘形状状不匹配配。如果果片体不不是B曲曲面，则则需要先先将片体体转化为为B曲面面，使之之与对应应的另一一片体的的边匹配配，再进进行缝合合。 (4)边边缘上有有难以察察觉的微微小畸形形或其他他几何缺缺陷。可可局部放放大，进进行表面面分析检检查几

15、何何缺陷，如果确确实存在在几何缺缺陷，则则修改或或重建片片体后重重新缝合合。 33.缝合合的有效效性 最最后需要要注意的的是，虽虽然执行行了缝合合命令，计算机机也没有有给出错错误提示示，看似似缝合成成功，其其实未必必。有的的片体在在缝合完完成后，放大时时会看到到有亮显显点或亮亮显线，甚至还还有空隙隙。因此此，在缝缝合完成成后，一一定要立立即检查查缝合的的有效性性。若在在缝合线线上出现现了亮显显点或亮亮显线，就意味味着此部部位没有有缝合成成功，必必须取消消缝合操操作，重重新进行行缝合，否则将将给后续续的实体体建模工工作带来来困难，但如果果仅外周周边亮显显，则说说明缝合合成功，如图55所示。 图5 内内外表面面与横截截面的缝缝合4.生成成实体 把内、外表面面和横截截面缝合合成一个个闭合的的片体，