【編者按】本文主要介紹在逆向工程中如何用UG做逆向設(shè)計。一般是先輸入測得的數(shù)據(jù)點云，根據(jù)數(shù)據(jù)點連線，然后構(gòu)建曲面。最后又介紹了把片體構(gòu)造為實體的過程和方法。
傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計一般都是“從無到有”的過程，設(shè)計人員首先構(gòu)思產(chǎn)品的外形、性能以及大致的技術(shù)參數(shù)等，再利用CAD建立產(chǎn)品的三維數(shù)字化模型，最終將模型轉(zhuǎn)入制造流程，完成產(chǎn)品的整個設(shè)計制造周期，這樣的過程可稱為“正向設(shè)計”。而逆向工程則是一個“從有到無”的過程，就是根據(jù)已有的產(chǎn)品模型，反向推出產(chǎn)品的設(shè)計數(shù)據(jù)，包括設(shè)計圖紙和數(shù)字模型。
逆向工程的專業(yè)軟件有Surfacer、ICEM、CopyCAD和RapidForm等，這些軟件非常適合處理大量掃描的點云數(shù)據(jù)。例如，對一個小車的外型進(jìn)行激光掃描，大約可以得到30萬個測量點，通過專業(yè)的Surfacer軟件建構(gòu)而得到數(shù)字模型，達(dá)到了預(yù)期的效果。同時，我們也對UG在逆向工程中的應(yīng)用進(jìn)行了探索，在過程中得到了一些經(jīng)驗，下面詳細(xì)介紹如下。
初學(xué)逆向造型的時候，兩個面之間往往有折痕，這主要是由這兩個面不相切所致。解決這個問題可以通過調(diào)整參與構(gòu)面(Though curve mesh)曲線的端點與另一個面中的對應(yīng)曲線相切，再加上Though curve mesh邊界相切選項即可解決。只有曲線相切才能保證曲面相切。另外，有時候做一個單張且比較平坦的曲面時，直接用點云構(gòu)面(from point cloud)更方便。但是對那些曲率半徑變化大的曲面則不適用，構(gòu)造面時誤差較大。有時面與面之間的空隙要橋接(Bridge)，以保證曲面光滑過渡。在構(gòu)建曲面的過程中，有時還要再加連一些線條，用于構(gòu)面。連線和構(gòu)面經(jīng)常要交替進(jìn)行。曲面建成后，要檢查曲面的誤差，一般測量點到面的誤差，對外觀要求較高的曲面還要檢查表面的光順度。當(dāng)一張曲面不光順時，可求此曲面的一些Section，調(diào)整這些Section使其光順，再利用這些Section重新構(gòu)面，效果會好些，這是常用的一種方法。
一、數(shù)據(jù)點的輸入
1 點測量
測點之前規(guī)劃好該怎么打點。由設(shè)計人員提出曲面打點的要求。一般原則是在曲率變化比較大的地方打點要密一些，平滑的地方則可以稀一些。由于一般的三坐標(biāo)測量機(jī)取點的效率大大低于激光掃描儀，所以在零件測點時要做到有的放矢。值得注意的是除了掃描剖面、測分型線外，測輪廓線等特征線也是必要的，它會在構(gòu)面的時候帶來方便。
2 點整理
連線之前先整理好點，包括去誤點、明顯缺陷點。同方向的剖面點放在同一層里，分型線點、孔位點單獨放一層，輪廓線點也單獨放一層，便于管理。通常這個工作在測點階段完成，也可以在軟件中完成。一般測量軟件可以預(yù)先設(shè)定點的安放層，一邊測點，一邊整理。連分型線點盡量做到誤差最小并且光順。因為在許多情況下分型線是產(chǎn)品的裝配結(jié)合線。對汽車、摩托車中一般的零件來說，連線的誤差一般控制在0.5mm以下。
用UG軟件做逆向工程，使用的測量設(shè)備大多都是接觸式手動三坐標(biāo)劃線機(jī)，主要針對剖面、輪廓和特征線進(jìn)行測量，測量的數(shù)據(jù)點不是很多，UG處理起來也比較容易。但是車模型用激光掃描測到的數(shù)據(jù)點多達(dá)30萬個，這么多的數(shù)據(jù)點輸入UG是很困難的，因此我們在Surfacer軟件里對點云數(shù)據(jù)進(jìn)行了除噪、稀疏等預(yù)處理。而為了準(zhǔn)確地保持原來的特征點和輪廓點，我們大體構(gòu)造了輪廓線和特征線，和點云數(shù)據(jù)一起導(dǎo)入UG中。
二、通過點構(gòu)造曲線
連線要做到有的放矢，根據(jù)樣品的形狀、特征大致確定構(gòu)面方法，從而確定需要連哪些線條，不必連哪些線條。連線可用直線、圓弧、樣條線(spline)。最常用的是樣條線，選用 “through point”方式。選點間隔盡量均勻，有圓角的地方先忽略，做成尖角，做完曲面后再倒圓角。因測量有誤差及樣件表面不光滑等原因，連成的曲率半徑變化往往存在突變，對以后的構(gòu)面的光順性有影響。因此曲線必須經(jīng)過調(diào)整，使其光順。調(diào)整中最常用的一種方法是Spline選Edit pole選項，利用鼠標(biāo)拖動控制點。這里有許多選項，如限制控制點在某個平面內(nèi)開關(guān)等。另外，調(diào)整經(jīng)常還要用到移動的一個端點到另一個點，使構(gòu)建曲面的曲線有交點。但必須注意的是，無論用什么命令調(diào)整曲線都會產(chǎn)生偏差，調(diào)整次數(shù)越多，累積誤差越大。誤差允許值視樣件的具體要求決定。