proe逆向工程技術(shù)應用培訓

2013-06-01 by:廣州有限元分析、培訓中心-1CAE.COM 來源:仿真在線

為適應市場的需求,汽車廠商每年都需設計新車型或?qū)υ熊囆瓦M行更新。目前,結(jié)合逆向工程技術(shù)和CAD/CAM技術(shù)是獲得原有車型數(shù)據(jù)及幾何模型的最重要方法,根據(jù)坐標測量技術(shù)所得的點數(shù)據(jù),應用proeNGINEER軟件可快速地完成零件實體模型的重建。

伊啟中來源:機電技術(shù)
關鍵字:汽車覆蓋件逆向工程 proeNGINEER

1 引言

據(jù)有關部門統(tǒng)計,到2005年,我國汽車總需求量約為300萬輛,基本車型將達170種,另有更新車型和改裝車型430種。對于車型的更新,最主要的工作就是獲得原有車型的幾何模型(其中大型覆蓋件的設計是整個新車型開發(fā)的關鍵),基于逆向技術(shù)(三坐標數(shù)據(jù)掃描)、CAD/CAM技術(shù)(曲面構(gòu)建、模型重建)是目前獲取幾何模型應用最廣的方法。

根據(jù)逆向工程中研究對象的不同,逆向工程分為影像逆向、軟件逆向、實物逆向等。就實物逆向而言,又包括形狀(幾何)逆向、功能逆向、材料逆向、工藝逆向,汽車覆蓋件的逆向工程屬于實物逆向。逆向工程研究內(nèi)容主要有兩個方面,即產(chǎn)品數(shù)字化和曲面重構(gòu)技術(shù),它的兩個主要發(fā)展領域是自由曲面的逆向工程和表面簡單但具有復雜拓撲關系的逆向工程。

圖1為某款汽車的車門零件,圖a、b分別為車門的外形和內(nèi)形表面形狀,需獲得該零件的幾何模型。本文結(jié)合逆向技術(shù)和CAD/CAM技術(shù),應用三坐標測量機獲得零件的點數(shù)據(jù),然后在proeNGINEER軟件中完成其模型重建。

proe逆向工程技術(shù)應用培訓proe模型圖圖片1

a) b)
圖1 某款汽車車門零件外形

本文有關數(shù)據(jù)的測量是基于英國LK公司生產(chǎn)的G-90C型三坐標測量機實現(xiàn)的。

2 proeNGINEER軟件在逆向工程中的應用

PTC公司開發(fā)的產(chǎn)品中,具有逆向功能的有ICEM Surf、Pro/DESIGNER(CDRS)、Pro/SCANTOOLS,其中Pro/SCANTOOLS 是一個完全集成于proeNGINEER 軟件中的逆向功能模塊。Pro/SCANTOOLS可以接受有序點(測量線),也可以接受點云數(shù)據(jù),可以用來構(gòu)建非A 級的自由曲面,一般應用于電器產(chǎn)品、汽車內(nèi)飾件、塑料件等行業(yè)。在Pro/SCANTOOLS模塊中完成點數(shù)據(jù)的處理后,可以轉(zhuǎn)至Pro/PART模塊繼續(xù)進行三維實體造型。

2.1 零件結(jié)構(gòu)分析

在測量前,應該對零件形狀結(jié)構(gòu)進行必要的分析,針對零件的形狀結(jié)構(gòu)特點,有目的性地對零件進行測量。這樣可以用較少的測量點(零件的特征點)即可反映出零件的形狀,從而做到“事半功倍”。

圖1所示的汽車覆蓋件的外形為一個掃描曲面和一個自由曲面,掃描曲面需要確定掃描曲線和截面曲線,這里掃描曲線為一直線,因此,只需測量零件的截面形狀;對于塊Ⅱ所示的自由曲面,則可用放樣曲面或混成曲面等方式來生成。該零件內(nèi)形有多處起伏和沖孔,其形狀較為規(guī)則,只需測量各處的形狀尺寸和定位尺寸即可,但需注意各組成部分間具有較高的位置度要求。

2.2 數(shù)據(jù)采集(產(chǎn)品數(shù)字化)

數(shù)據(jù)采集是指通過特定的測量設備和測量方法獲取零件表面離散點的幾何坐標數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)采集是逆向工程的關鍵技術(shù)之一。目前,數(shù)據(jù)采集使用的方法很多,常用的有接觸式測量法、非接觸測量法和工業(yè)計算機斷層掃描成像法等,G-90C三坐標測量機屬于接觸式測量法。

該汽車覆蓋件外形表面由兩個曲面經(jīng)過曲面延伸、曲面過渡、曲面裁剪等混合而成,為了減少測量數(shù)據(jù),便于建立零件模型,將兩個曲面進行分塊測量,每個曲面使用不同的方法完成曲面重構(gòu)。圖2a所示為零件外形塊Ⅰ截面所測得的測量點數(shù)據(jù),圖2b所示為零件外形塊Ⅱ曲面所測得的測量點數(shù)據(jù)。

proe逆向工程技術(shù)應用培訓proe模型圖圖片2

a) b)
圖2 零件外形測量的特征點

2.3 數(shù)據(jù)處理

通過測量設備所得到的點數(shù)據(jù)一般較多(尤其是應用激光測量設備所測得的數(shù)據(jù)有時多達幾兆甚至幾十兆),因此,在對這么多的點數(shù)據(jù)進行曲面重構(gòu)前,應對數(shù)據(jù)進行必要的預處理。數(shù)據(jù)預處理一般包括數(shù)據(jù)平滑、數(shù)據(jù)清理、補齊遺失點、數(shù)據(jù)分割、數(shù)據(jù)對齊、零件對稱基準面的構(gòu)建等。

這里,需要對圖2所示的測量數(shù)據(jù)分成兩部分,即用來重構(gòu)掃描曲面的測量點數(shù)據(jù)和用來重構(gòu)自由曲面的測量點數(shù)據(jù),每一部分擬合出一塊曲面,然后通過曲面編輯方法(如曲面求交、曲面過渡等)將兩塊曲面合并構(gòu)成一個完整的曲面。

2.4 模型重建

模型重建是指由測量點還原成實體,目前較為成熟的模型重建技術(shù)是通過構(gòu)建曲面來實現(xiàn)模型重建,因此,構(gòu)建曲面是模型重建的關鍵。曲面重構(gòu)有基于點-樣條的曲面重構(gòu)和基于測量點的曲面重構(gòu),這里采用基于點-樣條的曲面重構(gòu)。基于點-樣條的曲面重構(gòu)即為由測量所得的點擬合出曲線,再由這些曲線生成曲面,圖3a所示即為通過創(chuàng)建曲面、曲面編輯后所得的完整曲面。圖3b、c所示為根據(jù)零件內(nèi)形所測得的數(shù)據(jù),應用proeNGINEER軟件所得的零件實體模型。

完成零件的實體造型后,可應用proeNGINEER軟件有關模具設計和數(shù)控加工的功能,便可快速完成模具設計和零件NC加工。

進行數(shù)據(jù)測量時的注意事項:

(1)當對曲面進行分塊測量時,為了保證數(shù)據(jù)測量的完整性,各塊之間需有一定的重疊量,以利于模型重建時數(shù)據(jù)的融合。

(2)由于受到三坐標測量儀和零件的限制,外形數(shù)據(jù)和內(nèi)形數(shù)據(jù)的測量無法一次完成。因此,在測量外形數(shù)據(jù)和內(nèi)形數(shù)據(jù)時,需建立一個統(tǒng)一的坐標系,以保證數(shù)據(jù)的對齊。

(3)在進行數(shù)據(jù)測量時,應根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點,定制和規(guī)劃坐標測量時的掃描路徑,掃描路徑設置的優(yōu)劣,對零件模型的重建具有較大的影響。

proe逆向工程技術(shù)應用培訓proe模型圖圖片3

a) b) c)
圖3 零件外形測量的特征點

3 結(jié)束語

在汽車覆蓋件模具設計制造中,應用基于CAD/CAM的逆向技術(shù),可大大縮短模具設計制造的周期,這也適應汽車行業(yè)對產(chǎn)品進行快速更新的需要。目前我國汽車工業(yè)尚處在發(fā)展階段,無論是新品設計還是產(chǎn)品仿制,主要是以實物模型為設計與生產(chǎn)的主要依據(jù),從這一角度來說,逆向工程技術(shù)對我國汽車工業(yè)的發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。

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