proe逆向工程技術(shù)應(yīng)用培訓(xùn)

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

為適應(yīng)市場的需求,汽車廠商每年都需設(shè)計(jì)新車型或?qū)υ熊囆瓦M(jìn)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(biāo)測量技術(shù)所得的點(diǎn)數(shù)據(jù),應(yīng)用proeNGINEER軟件可快速地完成零件實(shí)體模型的重建。

伊啟中來源:機(jī)電技術(shù)
關(guān)鍵字:汽車覆蓋件逆向工程 proeNGINEER

1 引言

據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì),到2005年,我國汽車總需求量約為300萬輛,基本車型將達(dá)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(shè)計(jì)是整個(gè)新車型開發(fā)的關(guān)鍵),基于逆向技術(shù)(三坐標(biāo)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(yīng)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(shí)物逆向等。就實(shí)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(shí)物逆向。逆向工程研究內(nèi)容主要有兩個(gè)方面,即產(chǎn)品數(shù)字化和曲面重構(gòu)技術(shù),它的兩個(gè)主要發(fā)展領(lǐng)域是自由曲面的逆向工程和表面簡單但具有復(fù)雜拓?fù)潢P(guān)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(yīng)用三坐標(biāo)測量機(jī)獲得零件的點(diǎn)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(yīng)用培訓(xùn)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(guān)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(biāo)測量機(jī)實(shí)現(xiàn)的。

2 proeNGINEER軟件在逆向工程中的應(yīng)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(gè)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(diǎn)(測量線),也可以接受點(diǎn)云數(shù)據(jù),可以用來構(gòu)建非A 級(jí)的自由曲面,一般應(yīng)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(diǎn)數(shù)據(jù)的處理后,可以轉(zhuǎn)至Pro/PART模塊繼續(xù)進(jìn)行三維實(shí)體造型。

2.1 零件結(jié)構(gòu)分析

在測量前,應(yīng)該對零件形狀結(jié)構(gòu)進(jìn)行必要的分析,針對零件的形狀結(jié)構(gòu)特點(diǎn),有目的性地對零件進(jìn)行測量。這樣可以用較少的測量點(diǎn)(零件的特征點(diǎn))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(gè)掃描曲面和一個(gè)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(shè)備和測量方法獲取零件表面離散點(diǎn)的幾何坐標(biāo)數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)采集是逆向工程的關(guān)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(jì)算機(jī)斷層掃描成像法等,G-90C三坐標(biāo)測量機(jī)屬于接觸式測量法。

該汽車覆蓋件外形表面由兩個(gè)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(gè)曲面進(jìn)行分塊測量,每個(gè)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(diǎn)數(shù)據(jù),圖2b所示為零件外形塊Ⅱ曲面所測得的測量點(diǎn)數(shù)據(jù)。

proe逆向工程技術(shù)應(yīng)用培訓(xùn)proe模型圖圖片2

a) b)
圖2 零件外形測量的特征點(diǎn)

2.3 數(shù)據(jù)處理

通過測量設(shè)備所得到的點(diǎn)數(shù)據(jù)一般較多(尤其是應(yīng)用激光測量設(shè)備所測得的數(shù)據(jù)有時(shí)多達(dá)幾兆甚至幾十兆),因此,在對這么多的點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行曲面重構(gòu)前,應(yīng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的預(yù)處理。數(shù)據(jù)預(yù)處理一般包括數(shù)據(jù)平滑、數(shù)據(jù)清理、補(bǔ)齊遺失點(diǎn)、數(shù)據(jù)分割、數(shù)據(jù)對齊、零件對稱基準(zhǔn)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(diǎn)數(shù)據(jù)和用來重構(gòu)自由曲面的測量點(diǎn)數(shù)據(jù),每一部分?jǐn)M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(gè)完整的曲面。

2.4 模型重建

模型重建是指由測量點(diǎn)還原成實(shí)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(shí)現(xiàn)模型重建,因此,構(gòu)建曲面是模型重建的關(guān)鍵。曲面重構(gòu)有基于點(diǎn)-樣條的曲面重構(gòu)和基于測量點(diǎn)的曲面重構(gòu),這里采用基于點(diǎn)-樣條的曲面重構(gòu)。基于點(diǎn)-樣條的曲面重構(gòu)即為由測量所得的點(diǎn)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(yīng)用proeNGINEER軟件所得的零件實(shí)體模型。

完成零件的實(shí)體造型后,可應(yīng)用proeNGINEER軟件有關(guān)模具設(shè)計(jì)和數(shù)控加工的功能,便可快速完成模具設(shè)計(jì)和零件NC加工。

進(jìn)行數(shù)據(jù)測量時(shí)的注意事項(xiàng):

(1)當(dāng)對曲面進(jìn)行分塊測量時(shí),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(shí)數(shù)據(jù)的融合。

(2)由于受到三坐標(biāo)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(shí),需建立一個(gè)統(tǒng)一的坐標(biāo)系,以保證數(shù)據(jù)的對齊。

(3)在進(jìn)行數(shù)據(jù)測量時(shí),應(yīng)根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),定制和規(guī)劃坐標(biāo)測量時(shí)的掃描路徑,掃描路徑設(shè)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(yīng)用培訓(xùn)proe模型圖圖片3

a) b) c)
圖3 零件外形測量的特征點(diǎn)

3 結(jié)束語

在汽車覆蓋件模具設(shè)計(jì)制造中,應(yīng)用基于CAD/CAM的逆向技術(shù),可大大縮短模具設(shè)計(jì)制造的周期,這也適應(yīng)汽車行業(yè)對產(chǎn)品進(jìn)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(shè)計(jì)還是產(chǎn)品仿制,主要是以實(shí)物模型為設(shè)計(jì)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(shí)意義。

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