凸轮高级阶段的逆向设计.docx

凸轮高级阶段的逆向设计 【摘 要】 针对凸轮的特征，使用Geomagic逆向软件的锐化向导来还原模型的棱角特征，使用平面截面来修剪三角形，创建基准以及对平面、圆柱面的拟合最终生成一个封闭的、平滑的多边形模型在拟合NUBRS曲面时使用指定尖角轮廓避免出现倒圆角实现了凸轮由实物到点云、再由点云到三维模型的快速逆向设计 【关键词】 逆向工程 凸轮 Geomagic 1 引言 随着测量技术和3D技术的发展，以几何实体为研究对象，使用逆向工程技术对产品进行模型重构，优化及新产品开发，已经成为现代创新设计的一种主要方法凸轮曲面轮廓复杂，用一般的曲面造型方法制造，其结果误差很大因此这种曲面采用逆向工程技术来完成，提高了产品的制造精度，降低了产品开发的周期和成本 2 凸轮的逆向设计 2.1 凸轮的多边形阶段设计 逆向工程（reverse engineering，RE），也称为反求工程，是从实物样本获取产品数学模型并制造得到新产品的相关技术 通过三坐标测量机自动测量得到凸轮的点云数据，导入Geomagic逆向软件进行点云的预处理，去除一些没用的点以及降噪，统一采样，最后封装成多边形。

封装后的多边形发现不是一个封闭的、平滑的多边形模型，如图1所示因此需要在多边形阶段做进一步的处理 2.1.1 表面特征处理 通过填充孔把凸轮表面数据缺失的地方补上；通过砂纸把模型表面凹凸不平的三角形变的光滑；通过去除特征把凸轮模型上很小一部分凸出的特征去掉 2.1.2 锐化 凸轮模型有很多地方曲率过渡比较大，为了使这些曲率过渡比较大的地方棱角更加的凸显，需要进行锐化处理通过设置曲率敏感性、分隔符敏感度和最小区域，模型上高曲率的区域则以红色加亮，轮廓镶边之间的区域以不同颜色显示接着通过抽取轮廓线、延伸轮廓线、更新格栅、锐化多边形最终把凸轮棱角变的凸显如图2所示 2.1.3 面的拟合 通过观察发现模型的表面并不是希望的那种平面或者柱面，所以要将它们拟合到平面或者柱面上首先在模型上选择一些三角形，利用有界组件把模型表面全部选中再通过最佳拟合来完成平面或者柱面的拟合如图3所示 2.1.4 投影边界到平面 模型的下表面数据缺失，需要创建一个平面把模型密封起来首先，必须将下边界延伸一点来获得一些额外用于剪切的材料通过投影边界到平面的方法，把原来不规则的下边界变得平整。

如图4所示 2.1.5 平面截面 为了修剪模型，先给模型定义一个基准平面然后使用平面截面的方法把平面拟合到之前创建的基准平面上，再把下面不需要的部分截去，最后封闭相交面从而生成了规整的平面边界如图5所示 2.1.6 拟合孔、伸出边界 在模型的上表面还有一个孔，需要将它拟合成一个规则的通孔首先通过拟合孔，探测孔的半径，把孔的边界先变得规则，接着用伸出边界的方法将此孔拟合成一个通孔如图6所示至此凸轮模型最终生成了一个封闭的、平滑的多边形模型 经过了多边形阶段的处理之后，凸轮的逆向设计进入形状阶段在构造编辑完曲面片后要对凸轮模型进行构造格栅，然后进行曲面拟合曲面重构是整个RE过程中最关键、最复杂的一环，也为后续的创新设计和加工制造等应用提供数学模型支持拟合后放大模型观察，发现原来锐化过的边缘在拟合的过程中出现了倒圆角，如图7所示，显然这跟原始模型不相符因此，我们必须在构造完格栅后指定尖角轮廓线，再进行NURBS曲面拟合，这时拟合后的凸轮曲面跟原始模型吻合，如图8所示 建立了曲面后的模型，还需要对点云进行误差分析，满足精度要求后可以把这个曲面数据转换成IGES或STEP等格式导入到CAD或者CAM软件进行其他设计加工。

3 结语 企业竞争日趋激烈，产品的更新换代，改造周期的缩短为逆向工程的应用提供了广阔的前景现代测量技术的发展使快速、精确的获取实物的几何信息变成现实运用Geomagic逆向软件完成了凸轮的逆向设计，缩短了产品的开发周期，提高了产品的质量和市场竞争能力 参考文献： [1]成思源.Geomagic Studio逆向工程技术及应用.北京：清华大学出版社，2010. [2]金涛.逆向工程技术[M].北京：机械工业出版社，2003.第 4 页 共 4 页。