基于proe的玩具汽車結構設計及虛擬裝配設計(論文-預覽頁

　

【正文】 optical scanner efficiently and accurately. The data processing of shroud parts of toy car is done with CATIA, which results in an integrated and accurate data convenient for model reconstruction. Taking advantage of the bination of Pro/E and CATIA, the shroud model reconstruction of toy car is conducted. The research indicates that the shroud model reconstruction of toy car, pleted with reverse engineering, is an effective technique, which can bring about high quality model and efficiency 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 and have great actual and practical value. Key words: Reverse Engineering。逆向工程現己發展為 CAD/CAM 中一個相對獨立的范疇。在這一意義下，逆向工程可以定義為 :是將實物轉變為 CAD模型相關的數字化技術和幾何模型重建技術的總稱。現行產品中的各種復雜高新技術，在逆向工程中都會遇到如何消化吸收并加以改進和提高。如何合理利用他人的設計思想，加快自身產品更新換代的能力，是在市 場競爭日益激烈的今天站穩腳跟，持續發展的關鍵。 逆向工程的現狀及應用 逆向工程是近年來發展起來的消化、吸收和提高先進技術的一系列分析方法以及應用技術的組合，其主要目的是為了改善技術水平，提高生產率，增強經濟競爭力。逆向工程的應用領域大致可分為以下幾種情況： （ 1）在產品仿制中的應用 有時，擬合制作的產品沒有原始的設計圖檔，而是由委托單位交付樣品或實物模型，請制作單位復制。 （ 2）在新產品設計中的應用 隨著工業技術的發展以及經濟的發展，消費者對產品的要求越來越高。在美學設計特別重課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 要的領域，例如汽車外型設計廣泛采用真實比例的木制或泥塑模型來評 估設計的美學效果，而不采用在計算機屏幕上縮小比例的物體投視圖的方法，此時需用逆向工程的設計方法。 （ 4）在 RPM (Rapid Prototyping Manufacturing，快速原型制造 )中的應用 快速原型制造 (又稱 RP 技術 )是 80年代后期興起的一種基于材料累加法的高新制造技術，被認為是近 20 年來制造領域的一次重大突破。盡管己經出現了許多成功的三維 CAD 軟件，但運用這些軟件建立一個復雜的零件模型，仍相當費時。因此，逆向工程技術在這些領域中也具有重要的應用價值。 CAD 模型的檢驗與修正采用根據獲得的 CAD 模型重新測量和加工出樣品的方法來檢驗重建的 CAD 模型是否滿足精度或其他試驗性能指標的要求，對不滿足要求者重復以上過程，直至達到零件的設計要求。其高質量的完美掃描點云可用于產品開發、逆向工程、快速成型、質量控制，甚至可實現直接加工。為防止利用參考點技術拼接點云數據造成累計誤差，超出技術要求，故GOM 公 司最先發明了數碼相機定位技術 ,即 TRITOP 系統，利用特有的數碼點和參考點來構建一個完整的座標定位系統，而掃描頭所掃描的數據則會自動根據參考點的位置而自動粘貼上去，利用這樣的方法，從而使掃描大到 10 米的汽車及汽車內外飾件而成為可能 ， 且精度也可以達到 。 （ 2）結構簡單，便于攜帶 整個測量系統由掃描頭、三角架、控制器及電腦組成，可放置在兩個手提箱內隨處攜帶，設備安裝、標定工作可在 10min完成，無需預熱即可掃描，可在任何環境下進行測量。 （ 6）方便使用、性能穩定 系統軟件和硬件均采用模塊化設計，性能穩定。 （ 8）先進的數碼相機定位技術 對于復雜的大型工件，采用數碼相機拍照和整和定位計算，可迅速測量出全部參考點的空間三坐標值，從而建立統一的參考點的坐標框架，再利用 ATOS 掃描頭進行測量，獲得完整的掃描點云。這些特征是一些普通的機械對象，并且可以按預先設置很容易的進行修改。 全尺寸約束 在 Pro/ENGINEER 的設計過程中，將零件的尺寸和形狀結合起來考慮， 通過尺寸約束實現對幾何形狀的控制。 全數據相關 為加速投放市場，需要 在較短的時間內開發更多的產品。所謂單一數據庫，就是工程中的資料全部來自一個數據庫，使得每一個獨立用戶在為一件產品造型而工作，不管他是哪一個部門的。 Pro/ENGINEER 的全相關性保證在開發周期的任一點進行修改，卻沒有任何損失，并使并行工程成為可能，所以能夠使開課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 發后期的一些功能提前發揮其作用。 制造加工 現今加工制造業所面臨的加工目標要求多，如工件復雜性、精度要求及生產效率等的門檻越來越高，同行業的競爭也越來越激烈。 在產品加工制造的環節上， PRO/E 在設計 NC 加工制造程序上提供了功能強大的輔助工具一 PRO/NC 加工制造模塊 。工程師利用 PRO/NC 設計好加工程序后，產生的加工刀具相對于加工坐標的路徑數據稱為 CL DATA (CUTTER LOCATION DATA)。所產生的 NC CODE 配合適當的工具及加工機床，可以實際應用 PRO/NC 所設計的產品加工制造工藝。 CATIA軟件的曲面造型技術為這些行業的產品設計提供了先進、方便、快捷的手段，使設計更趨完美，周期越來越短，極大地提高了開發效率。 從概念設計到最終的產品， CATIA 廣泛的集成解決方案加快了產品開發的全過程。并且CATIA 已成為工業界的事實標準，是歐洲、北美和亞洲頂尖制造商所用的核心系統。 CATIA 軟件已成為世界各地設計師和工程師的設計最佳工具。 本課題的工作主要有五個部分 ： 第一章介紹逆向工程的相關概念，及發展現狀； 第二章首先介紹逆向工程的測量技術，著重敘述三維激光掃描儀的測量原理； 第三章主要論述了基于 CATIA 的后處理技術； 第四章主要介紹了基于 Pro/E 的實設計及虛擬裝配； 第五章是總結部分，對全文進行總的論述。 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 測量方式 逆向工程所需要的測量按其特性及應用，一般可分為兩大類 ：接觸式測量與非接觸式測量，下表列出它們的技術特點。非接觸式探頭一般用于不規則曲面的測量，因不規則曲面對于接觸式探頭的半徑補償相當不易，而且測量速度相當慢。 ATOS 掃描儀掃描儀使用特點 該掃描儀體積小、重量輕尺寸 ： 寬 245mm、長 250mm、高80mm、 重量為 2 公斤， 可以架在攝影用的一般三腳架上工作。 掃描范圍課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 不受限制，掃描速度快由于后續軟件具有點云拼接功能，可以非常容易實現對物體的整體 掃描。因為使用者可以通過后續軟件的強大功能將初始測得的空間自由坐標平移和旋轉到自己要求的坐標位置上去。被測物體的表面以白色亞光為最佳。 對控制掃描儀的計算機硬件配置要求 CPU： PIV 以上， 運算速度 2. 0 GHz 顯卡內存 ： 64 MB 內存 ： 512MB 以上 硬盤 ： 40 GB 以上 操作系統 ： WINDOWS 98/2020/NT/XP 本章小結 通過本章的研究，逆向工程的掃描主要分為接觸掃描和非接觸掃描，由于所要掃描的零件是一個三維曲面零件，故采用了非接觸的三維掃描儀進行掃描。所以在計劃執行以前，應該對后繼的要求有所了解。必須再兩者有所折中，在大部分的情況下，只要誤差沒有超過允許范圍，則更加側 重要求高質量的曲面。曲率連續是表示曲面間或曲線間的連續處有相同的曲率，曲率連續的曲面能滿足特殊的要求。再近似法的流程中必須一直增加控制點的數目，以求得與測量點更為接近的曲線，直至誤差小于允許值，因此系統課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 進行計算所需要得時間會與測量得到的點數據和指定的允許誤差值有關，如果 測量的數據很密或是指定的允許誤差很小，則運算的時間相當的長。同時若點數據有噪聲存在，則所簡歷地曲線將不平滑。因此在構建的過程中，無論是曲面上的曲線，或是由原始點數據所擬合出的曲線，均可成為構建曲面的有效工具，所以，對于曲線的建立與修編，使其能與曲面構建功能相整合，是重建原始模型的關鍵之一。所以在曲線架構方面也需要更佳的技術，方能彌補測量上的限制。所以，曲線的擬合在曲面重建過程中起著重要的作用。就是將點數據在三維空間的坐標轉還成在屏幕平面上所視的坐標。所謂邊界曲線，是點數據前處理中判斷邊界的方法，而在邊界判別之后，選取所判定的邊界點，并利用這些邊界點來重新擬合出曲線。 點數據的坐標定位 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 無論使用的是何種設備，在掃描過程中不免需要將待測物體作移動，以實現完整點數據的獲取，這將會造成輸入軟件中數據的點數據產生坐標不統一的現象，目前部分掃描設備具備自動將不同角度的掃描點數據作定位的功能，但是畢竟還是有部分的點數據必須通過人工或后處理軟件達到點數據的定位。 利用特征搜尋功能找出曲面建構的概況或特征 在建構一個模型之前，應先考慮整個模型 的建構概況，再下手去編輯曲面。 (1)利用決度變化的搜尋方式設定一角度變化的最大和最小值范圍，找出數據變化量。提取出來少量點的數據后，可以發現，如果用所有的點數據去繪制曲線，曲線仍然回有波動的情況，這是因為點數據太多所致，這時可采用平滑化功能，將這些少量點群作平滑化處理，并斟酌刪減數據，以備后續曲線構建所用。通常在建構自由曲線之前，根據提供的參數進行調整，如公差，曲線階數，控制點數以及曲線的邊界條件等。連續的曲線之間是否達成良好的連續性，這對后續曲面之間的連續性相當大的影響。當把視角作為變換時，可以發現該直線己自動的貼覆于點數據成為一條曲線。此外，視角的選擇更為重要， 2D 的屏幕上所呈現的視覺是 3D的狀態，常會有因視角不同而造成誤判的情形，所以在使用本功能之前，可以利用軟件的顯示功能，如用三角網格化的顯示方式或打光的方式，幫助特征位置凸出，來辨別位置。 除了上述兩種逆向工程軟件常用的曲線建構以外，也有簡單的幾何曲線建構功能，如模型上有一圓孔，也可用自動搜尋功能，將圓繪制出來，同時系統也會將圓心及半徑顯示出來，但這樣繪制出來的圓不一定準確，有參考價值 .。有的部分軟件采用比較直觀的方式使曲面平滑化，但參數設定完成后，系統會以逐步變化的方式，將曲線的變化顯示出來，以消除曲線扭曲的情形。 在構建曲面之前，首先要注意幾點事項 ： 在建模的初期，應對模型整體的建構有一定的初步的規劃。簡單的曲面有 利于后續工作的修編，較容易構建出較高質量的平滑曲面模型。隨著測量系統的不同，測量出來的精度也有差異，最好要配合軟件的分析功能，分析顯示基本幾何信息，如尺寸，位置等，再作適度的調整， 求出最佳的結果。在使用本功能前對點數據作噪聲濾除與平滑化處理。利用本功能，應注意下列事項 :必須用 4 條連接的曲線來形成曲面建構的邊界。遵循曲面簡單的原理，盡量用較少的控制點來建構課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 曲面，其參數應從 10 個控制點開始，逐步視情況而增加。另一種是把所有操作都在其中完成。它使用戶可 以專注于模型的特征區域，并使用不同的工具來獲取期望的形狀和曲面屬性。所有的輸入型特征，在其中創建的幾何都成為型特征的一部分。輸入、生成和過濾原始數據。創建和修改曲線。 基于曲線的逆向工程 ： 首先根據數據建立型曲線，然后通過型曲線建立曲面。 基于曲面的逆向工程 :在基于曲面的逆向工程里，可根據常規的 CATIA 曲面和型曲面建立曲面的復制曲面，然后讓曲面課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 適應掃描數據，以獲取規定誤差內的曲面。 [4][5][6] 打開 CATIA 的點云編輯處理特征環境，在此環境下導入掃描的玩具汽車覆蓋件的點云數據。首先論述向工程處理的內容和處理的原理，然后結合大型軟件CATIA 的逆向工程功能將掃描得到的覆蓋件的點云圖處理成零件圖。接口上 ,Pro/E 軟件具有 IGS、 STL、 OBJ 等多種輸入輸出數據文件 ,能與 UG、 IDEAS、MasterCAM 和 CATIA 等 CAD/CAM 軟件系統交換數據 ,是理想的設計軟件系統 [7]