基于proe的玩具汽車結構設計及虛擬裝配設計(論文(留存版)

　　

【正文】 圈選工具將不要的點數據圈起來并刪除。在曲線構建出來以后，也可用曲線修編工具，對既有的曲線作平滑化或邊界連續性的修改 [3]。 曲線修編 曲線的修編主要是 :曲線延伸、修剪、連接等，就逆向工程的軟件來講，大 多數通過點群所得到的曲線多要經過修編。 利用點數據貼合自由曲面 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 利用點數據貼合自由曲面使利用點群以類似投影的方式建構曲面，這個功能可以用于建構區域性的大曲面，通常建構出來的曲面會大于點群，后續可利用曲面延伸與修剪等修編工具。 基于 CATIA 軟件下逆向后處理 CATIA 曲面重構工具介紹 CATIA 曲面重構工具是集成于 CATIA 軟件中的專門用于逆向工程建模的工具模塊。 通過此章的研究，可以看到逆向工程后處理的好壞將直接影響到零件重構的精度，通過 CATIA 軟件的某些功能可以完成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 逆向工程的后處理。首先，選取控制點，即將部分點云激活，并去除雜點如下圖所示： 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 圖 315 部分點云激活圖 生成一平面，如下所示： 圖 316 平面生成圖 ，并建生成的曲面擴展，以利于后面的修剪用，如下圖所示： 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 圖 317 平面與點云擬合圖 ，如下圖所示： 圖 318 平面與另一點云擬合圖 ，如下圖所示： 圖 319 兩曲面相交圖 10．運用修剪命令進行修剪，修剪后如下所示： 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 圖 320 曲面修剪完成圖 ，總體圖如下： 圖 321 曲面重構完成圖 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 ，向內加厚 1mm，加厚圖如下： 圖 322 曲面加厚完成圖 曲率分析 所重構的曲面曲率必須變化平緩，否則加工出的曲面質量將難以保證其精 度，對覆蓋件進行曲率分析，結果如圖所示： 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 圖 323 曲面曲率分析圖（一） 圖 324 曲面曲率分析圖（二） 圖 325 曲面曲率分析圖（三） 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 圖 326 曲面曲率分析圖（四） 圖 327 曲面曲率分析圖（五） 本章小結 本章是探討逆向工程關鍵的一步，逆向工程的后處理技術。 通過逆向工程得到的數據很多時候是不同格式的文件，要把這些數據拿到進 行后續操作，一種是通過第 3 種軟件把格式的文件轉換成格式文件，再把轉換后的文件輸入中。要對基本幾何體做出快速的分析。由于這樣的曲線是系統自動建構出來的，所以免不了要進行后續的修編，經修編的曲線能構建出比較復合加工要求的曲面。這是由于曲線的控制點過多造成的，根據點數據構建的特性，精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 度與平滑化是必須關注的地方。 點數據處理 點數據處理大 致可分為 ： 點數據的坐標定位，數據雜點的刪除，數據的噪聲濾除、排序、平滑化及篩減，利用特征搜尋功能找出曲面的趨勢或特征，切割除需要的點或剖切點數據。然而在測量方法上的改進是有限的。切線連續是表示曲面間或曲線間的連續處有相同的切線角度，切線連續可以符合大多數工業的要求。因此該掃描儀不適合測量軸和孔的配合零件。 非接觸式測量一般是基于三角法測量原理，可分為點接觸式、線 接觸式、面接觸式三種。近年來，應用于 CATIA 解決方案在商業應用方面碩果累累，豐富的應用軟件支持整個產品周期，從構想、設計直到制造維護。利用輸出的加工控制數據可進行實際加工，制造出所設計的產品及零件模型。 Pro/ENGINEER 是建立在統一的數據庫上的，不像一些傳統的 CAD/CAM 系統建立在多個數據庫上。可根據工件尺寸選擇不同直徑的參考點（ 1mm～ 8mm） ， 對于被參考點覆蓋而在工件表面留下的空洞，軟件可根據周圍點云的曲率變化進行插補。其獨特的流動式設計和不同視角點云的自動拼合技術，使掃描不需要借助于機床的驅動，掃描范圍可達 12m，而掃描大型工件則變得高效、輕松和容易。比如航天航空領域，為了滿足產品對空氣動力學等要求，首先要求在初始設計模型的基礎上經過各種性能測試 (如風洞實驗等 )建立符合要求的產品模型，這類零件一般具有復雜的自由曲面外型，最 終的實驗模型將成為設計這類零件及反求其模具的依據。戰后日本工業恢復的需要使其首先對逆向工程進行了較早的研究，日本提出“第一臺引進，第二臺國產化，第三臺出口”的口號，用了近二十年時間迅速崛起成為世界經濟強國就是一個生動的歷史證明 [1]。 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 第一章 緒論 逆向工程簡介 逆向工程的概念 逆向工程 (反求工程 )是利用對實物測量的數據重新構造實物的計算機模型，然后利用 CAD/CAE/CAM 等計算機輔助技術進行分析、再設計、數控編程等操作，而后進行加工。逆向工程是一項開拓性、綜合性、實用性較強的技術，逐漸成為產品開發中不可或缺的一環。實施逆向工程可以充分發揮先進的測量設備的優越性，使其既可以作為CAD/CAM 系統所需要的三維輸入裝置，又可 以作為 CAD/CAM系統處理后的誤差檢測評估裝置，從而提高工業產品的設計，制造自動化程度，縮短產品的試制開發周期，降低生產成本。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 據統計，各國百分之七十以上的技術源于國外，逆向工程作為掌握技術的一種手段，可使產品研制周期縮短百分之四十以上，極大提高了生產率。而以 RP系統為 基礎的快速工裝模具制造 (Quick Tooling/Molding)和快速精鑄技術 (Quick Casting)等則可實現零件的快速制造 (Quick 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 Manufacturing)。ATOS 系統采用結構光測量的方式，利用光柵投影單元將一組具有相位信息的光柵條紋投影到測量工件表面，利用左右兩個高分辨率數碼相機進行同步的測量 ， 利用立體相機測量的原理 ， 可以在極短的時間內獲得物體表面大量的三維數據。 軟件 Pro/E 介紹 Pro/ENGINEER 軟件由美國參數技術公司開發而成，是機械CAD/CAM 軟件的后起之秀，它采用統一的數據庫，集三維實體和曲面造型、裝配造型、三維工程圖、數控加工、有限元分析、機構運動仿真、飯金設計、加工和裝配工藝過程 。這種獨特的數據結構與工程設計的完整的結合，使得一件產品的設計開發全過程統一起來。還可以協助制造工程師達到制造流程最佳化的目的，并檢驗產品在進行切削時的狀況。CATIA 涉及生產、加工和人員三個關鍵領域。 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 圖 21 ATOS 掃描儀類型圖 顯然欲提高測量精度一定要減小儀器到被測物體之間的距離，但由于到儀器盲區的限制，不能無限縮小。我們要求光束盡量與被測物體表面垂直，在士30 度范圍內都是允許的。 曲線的擬合 曲線的擬合原理 用測量儀所得到的點數據來簡歷曲線的方式一般有兩種 ： 近似的方式和插值的方式。 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 從逆向工程的決度上來看，曲線的構建是非常的重要的。 數據的噪聲濾除、排序、平滑化及篩減 當工程師得到點數據后，必須檢查點群，刪除不需要的雜點。 從逆向工程的角度來講，在構建曲線時應注意 以下幾點情況 ：現有的硬件設備大多可取得大量的點群，即使經過部分提取或特征搜尋，點數據還是相當的多。可以通過拖動控制點或線上的點的方式來調整曲線的走向，而編輯曲線的參數也是使曲線簡單化的主要方式，通常越簡單的曲線越能構建高質量的曲面。在使用此功能前，請注意下列事項 ： 在執行本功能前，需要將點數據作區分。曲面重構工具最初是響應汽車、飛機、船舶工業的要求開發的，當時汽車工業需要一個工具幫助設計諸如車身面板之類的光滑曲面。手工或自動修改幾何 ； 幾何從后續特征收縮到型特征。 第四章 基于 Pro/E 的玩具汽車結構設計及虛擬裝配 各個零部件的設計 Pro/E 是 美 國 參 數 化 技 術 公 司 ( Parametric TechnologyCorporation,簡稱 PTC)的軟件產品。 圖 314 大間距三角面片數據缺失部分圖 ，介紹曲面的做法及修剪。輸入幾何，包括曲線、曲面和多曲面數據。 曲面編輯 逆向工程的軟件中的曲面編輯主要有 :曲面延伸、曲面修剪、曲面參數重新定義等，較高級的則會提供用拖拉曲面控制點編輯曲面的工具，或曲面平滑、曲面貼合點數據。基本幾何曲面的建構在逆向工程中，由于測量出來的點數據坐標可能沒有固定，所以用點數據建構基本幾何要素的功能就顯得相當重要了，利用這些基本幾何要素，可以很方便地找到平面、模型的孔位、定位用基準等。其操作方式為指定剖面法向量和剖面 間隔等參數，系統會自動將曲線繪制出來，這個功能對與較平滑的點群相當的好用，可以來且出緩緩變化的曲線，供建構和拉伸曲面。在經過了平滑化與點數據篩減后，通常可以看到，自動貼合的自由曲線會有抖動的現象。在掃描數據中，若有斜率與曲率不連續的邊界點，通常稱之為特征點 [3]。因此在測量的過程中，噪聲是影響測量結果的主要因素，若能將噪聲的影響降至最低，則能構建出較好的的曲面。位置連續是表示曲面鍵或曲線間僅在邊界上相接的關系，這種相接的關系有可能形成一個尖銳的邊界。 掃描儀對被掃物體表面的要求以及掃描角度的選取 該掃描儀對于激光無法到達的表面，如掃描儀無法進入的深孔或內腔無法進行測量。由于本課題研究的是屬于曲面形狀零件的汽車覆蓋件，經比較選用非接觸式測量方式的激光測量。 （ 3） CATIA 已成為世界工業的事實標準，主流軟件。 PRO/NC 多樣化的加工輔助制造程序設計工具，可以分別針對各類型加工機床 (兩軸半至五軸各型加工中心、兩軸及四軸車床、兩軸及四軸電火花線切割機等 )及各種加工方式 (銑、車、鉆、電火花加工等等 )，自動產生適用于加工機床及加工刀具與控制器所需要的加工控制數據。數據管理模塊的開發研制，正是專門用于管理并行工程中同時進行的各項工作，由于使 Pro/ENGINEER 獨特的全相關性功能，因而使之成為可能。 （ 7）首創的參考點拼合技術 不同視角的測量數 據依靠粘貼在工件表面公共的三個參考點，可自動拼合在統一坐標系內，從而獲得完整的掃描數據。該設備采用可見光，將特定的光柵條紋投影到測量工件表面，借助兩個高分辨率CCD 數碼相機對光柵干涉條紋進行拍照，利用光學拍照定位技術和光柵測量原理，可在極短的時間獲得復雜工件表面的完整點云。當要設計需要通過實驗測試才能定型的工件模型時，通常采用逆向工程的方法。可以看出，反求思維在工程中的應用己源遠流長，然而提出這種術語并作為一門學問去研究，則出現于 60 年代，逆向工程是各國技術進步、發展，尤其是發展中國家迅速改變技術落后狀況，提高綜合設計、決策水平、制造水平，趕超世界先進水平的迅捷之路。 Pro/E。逆向工程能夠提高設計精度，獲得較高的模型質量，縮短設計和制造周期，具有廣闊的應用前景，因此受到各國工業界和學術界的高度重視。將逆向工程技術定義為沒有工程圖紙的情況下，對物體的物理模型進行測量，通過對測量信息的分析和處理來反求其 CAD 模型的過程。因此研究逆向工程技術，對我國國民經濟的發展和科學技術水平的提高，具有 重大的意義。 為應用該項技術，首先應該有產品的三維幾何模型。 ATOS 每次所得到數據是一幅類似照片狀的三維點云數據，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 對于掃描一個整體零件來講， ATOS 系統利用首創的參考點技術將每幅點云拼接起來，以得到一個完整的點云數據模型。 設計及模具設計等功能于一體，特別是其全參數化和全相關功能強大的實體造型技術，精悍、統一的數據庫和能支持所有UN 工 X 平臺 Windows， Windows/NT 平臺，使它成為快速成形技術行業中市場占有率最高的 CAD 軟件的核心技術特點 ： 基于特征 Pro/ENGINEER 使用用戶 熟悉的特征作為產品幾何模型的構造要素。這