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1、UG软件在在逆向工工程中的的应用内容摘要:而逆向向工程则则是一个个“从有有到无”的的过程，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、IICEMM、CoopyCCAD和和RappidFFormm等，这这些软件件非常适适合处理理大量扫扫描的点点云数据据。同时时，我们们也对UUG在逆逆向工程程中的应应用进行行了探索索，在过过程中得得到了一一些经验验，下面面详细介介绍如下下。二、数数据点的的输入用用UG软软件做逆逆向工程程，使用用的测量量设备大大多都是是接触式式手动三三坐标划划线机，主主要针对对剖面
2、、轮轮廓和特特征线进进行测量量，测量量的数据据点不是是很多，UUG处理理起来也也比较容容易。一、前言 传统的的产品设设计一般般都是“从从无到有有”的过过程，设设计人员员首先构构思产品品的外形形、性能能以及大大致的技技术参数数等，再再利用CCAD建建立产品品的三维维数字化化模型，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”。而而逆向工工程则是是一个“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、CC
3、opyyCADD和RaapiddForrm等，这这些软件件非常适适合处理理大量扫扫描的点点云数据据。例如如，对一一个小车车的外型型进行激激光扫描描，大约约可以得得到300万个测测量点，通通过专业业的Suurfaacerr软件建建构而得得到数字字模型，达达到了预预期的效效果。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、数数据点的的输入 用UGG软件做做逆向工工程，使使用的测测量设备备大多都都是接触触式手动动三坐标标划线机机，主要要针对剖剖面、轮轮廓和特特征线进进行测量量，测量量的数据据点不是是很多，UUG处理理起来
4、也也比较容容易。 但是本本文的车车模型用用激光扫扫描测到到的数据据点多达达30万万个，这这么多的的数据点点输入UUG是很很困难的的，因此此我们在在Surrfaccer软软件里对对点云数数据进行行了除噪噪、稀疏疏等预处处理。而而为了准准确地保保持原来来的特征征点和轮轮廓点，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，如如图1所所示。 图1 输入入数据三、通过点点构造曲曲线 11.在连连线过程程中，一一般是先先连特征征线点，后后连剖面面点。在在连线前前应有合合理的规规划，根根据此车车的形状状和特征征确定如如何分面面，以便便确定哪哪些点应应该连接接，并对对以后的的构面方
5、方法做到到心中有有数，连连线的误误差一般般控制在在0.44mm以以下。 2.常常用到的的是直线线、圆弧弧和样条条线（sspliine），其其中最常常用的是是样条线线。一般般选用“tthrooughh poointt” 方方式，阶阶次最好好为3阶阶，因为为阶次越越高，柔柔软性越越差，即即变形困困难，且且后续处处理速度度慢，数数据交换换困难。 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。调调整时常常用的一一种方法法是Eddit Spllinee，一般般常用EEditt poole选选项，包包括移动动、
6、添加加控制点点以及控控制极点点沿某个个方向移移动，方方便对样样条进行行编辑，此此外，曲曲线的断断开（ddiviide）、桥桥接（bbriddge）和和光顺曲曲线（SSmoooth spllinee）也经经常用到到。 总总之，在在生成面面之前需需要做大大量的调调线工作作，调线线时可以以使用曲曲率梳对对其进行行分析，以以保证曲曲线的质质量，如如图2所所示。 图2 构造造的曲线线四、构造曲曲面 因因为车身身要求有有流畅的的外形、光光顺的外外表面，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，这这样才能能形成一一个没有有接痕的的曲面。
7、另另外，构构造曲面面时，还还要根据据具体情情况选择择合适的的构造方方法。 1.构构造曲面面的方法法 (11)最常常用的构构造方法法是Thhouggh CCurvve MMeshh，不仅仅可以保保证曲面面边界曲曲率的连连续性，还还可以控控制四周周边界曲曲率（相相切），而而Thooughh cuurvees只能能保证两两边曲率率。 (2)使使用较多多的还有有nxnn命令，可可以动态态显示正正在创建建的曲面面，还可可以随时时增、减减定义曲曲线串，而而曲面也也将随之之改变。同同样，还还可以保保持与相相邻面的的G0、GG1以及及G2连连续。 (3)在构造造曲面时时，经常常会遇到到三边曲曲面和五五边曲面面
8、。一般般做条曲曲线，把把三边曲曲面转化化为四边边曲面，或或将边界界线延伸伸，把五五边曲面面转化成成四边曲曲面，用用以重构构曲面。其其中，在在曲面上上，做样样条线（ccurvve oon ssurffacee）和修修剪（ttrimm）是常常用到的的两个命命令，如如图3所所示。 图3 构建建的三角角面(4)构造造完外表表面，要要进行镜镜像处理理。在曲曲面的中中心处常常会出现现凸起，显显得曲面面不光顺顺，一般般都是把把曲面的的中心处处剪切掉掉，然后后通过桥桥接使之之平滑。 (5)构造曲曲面时，两两个面之之间往往往有“折折痕”，曲曲面很不不光顺，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
9、问问题，可可以通过过Thooughh cuurvee meesh 设置边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（NNX3）选选项，可可以使两两个曲面面的边界界相匹配配，从而而使曲率率连续。另另外，即即使两个个曲面不不相接，mmatcch eedgee命令也也可以将将一个曲曲面的边边界自动动延伸并并重合至至另一个个曲面的的边界。 (6)在构造造单张且且较为平平坦的曲曲面时，直直接用点点云构面面（frrom poiint clooud）将将会更方方便、更更准确。有有时面之之间的空空隙需要要桥接（BBriddge），以以保证曲曲面光滑滑过渡。当当曲面求求交时，
10、进进行圆角角处理也也会使两两曲面圆圆滑过渡渡。 22.构造造曲面应应注意的的几个问问题 (1)构构面最关关键的是是抓住样样件特征征，还需需要简洁洁，曲面面面积尽尽量大，而而张数不不要太多多。另外外，还要要合理分分面以提提高建模模效率。 (2)在构建建曲面过过程中，有有时需要要再加连连一些线线条，以以便构造造曲面，连连线和构构面需要要经常交交替进行行。曲面面建成后后，要检检查曲面面的误差差，一般般测量点点到面的的误差，误误差不要要超过11mm。 (3)构造曲曲面阶次次要尽量量小，一一般推荐荐为3阶阶。因为为，高阶阶次的片片体使其其与其他他CADD系统间间成功交交换数据据的可能能性减少少，其他他C
11、ADD系统也也可能不不支持高高阶次的的曲面。阶阶次高，则则片体比比较“刚刚硬”，曲曲面偏离离极点较较远，在在极点编编辑曲面面时很不不方便。另另外，阶阶次低还还有利于于增加一一些圆角角、斜度度和增厚厚等特征征，有利利于下一一步编程程加工，提提高后续续生成数数控加工工刀轨的的速度。 五、构构造实体体 构建建完外表表面后，需需要构建建实体数数字模型型。如果果模型较较简单且且曲率变变化不大大时，把把它们缝缝合成一一个整体体，再使使用增厚厚指令就就可建立立实体，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
12、的片体，从从而成为为一个实实体，但但由于车车底部曲曲面的曲曲率变化化比较大大，往往往实现不不了抽壳壳命令。因因此，首首先需要要先偏置置外表面面的各个个片体，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，使使之成为为封闭的的片体，从从而自动动转化为为实体，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 曲面面的偏值值图4中的箭箭头表示示偏值的的方向，如如果箭头头反向，只只要输入入负值即即可。 不是任任何曲面面都能
13、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： (11)由于于曲面本本身曲率率太大，基基本曲面面有法线线突变的的情况； (22)偏值值距离太太大而造造成偏值值后自相相交，导导致偏值值失败（本本文中把把小车片片体统一一偏值22毫米）； (33)被偏偏值曲面面的品质质不好，局局部有波波纹，只只能修改改好曲面面后再进进行偏值值； (4)还还有一些些曲面看看起来很很好，但但就是不不能偏值值，遇到到这种情情况可用用Exttracct GGeommetrry转化化成B 曲面后后再进行行偏值。 以上四四种情况况在构造造曲面时时都可能能遇到，要要学会分分析其原原因。 2.曲曲面的缝缝合 偏偏值后的
14、的曲面还还需要裁裁剪或者者补面，用用各种曲曲面编辑辑手段构构建内表表面，然然后缝合合内表面面和外表表面。缝缝合时，经经常会缝缝合失败败，一般般有下列列几种可可能。 (1)缝合时时，缝合合的偏体体太多。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
15、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何何缺陷，如如果确实实存在几几何缺陷陷，则修修改或重重建片体体后重新新缝合。 3.缝缝合的有有效性 最后需需要注意意的是，虽虽然执行行了缝合合命令，计计算机也也没有给给出错误误提示，看看似缝合合成功，其其实未必必。有的的片体在在缝合完完成后，放放大时会会看到有有亮显点点或亮显显线，甚甚至还有有空隙。因因此，在在缝合完完成后，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，就就意味着着此部位位没有缝缝合成功功，必须须取消缝缝合操作作，重新新进行缝缝合，否否则将给给后续的的实体建建模工作作带来
16、困困难，但但如果仅仅外周边边亮显，则则说明缝缝合成功功，如图图5所示示。 图5 内外外表面与与横截面面的缝合合4.生成实实体 把把内、外外表面和和横截面面缝合成成一个闭闭合的片片体，则则片体将将自动转转化为实实体，如如图6所所示。 图6 实体体六、小结 总之，用用UG软软件做逆逆向设计计是比较较耗时的的，而且且在点云云的处理理和构建建片体方方面，都都不如专专业逆向向软件（如如Surrfaccer、RRapiidfoorm等等）方便便。但是是，UGG做逆向向设计的的一些思思想和方方法，比比如如何何构线和和构面、如如何根据据产品特特征进行行规划以以及分割割产品等等，对使使用专业业逆向软软件做逆逆向设计计也会有有所帮助助，实际际上，这这也是做做好逆向向设计的的关键。