05逆向工程系统课案.ppt

第5章 逆向工程系统 LPS系列激光快速成型机 CPS系列紫外光快速成型机 STL格式的优点： 原理与格式简单明了，由CAD模型转换容易； 具有独立性，与各个CAD系统构建几何模型以及文件结构无相关性； 是当前CAD系统与快速原型系统间文件转换的标准格式。 三、STL文件生成方法 1、STL格式概述 STL文件中的三角面片遵守规则： (1)平面方位原则 法矢方向朝外，当从外看物体时顶点以逆时针方向排列 (2)顶点一顶点原则 每个三角形面片必须与相邻三角形共享两个顶点， 即一个三角形的一个顶点不能位于另一个三角形边上。 STL格式的缺点： STL格式的储存单位为三角形，但是两个相邻三角面有两个相同顶点，使得数据重复； 1、数据大量重复，造成数据量的膨胀： 2、精确度与数据量难以平衡： STL格式以三角面逼近物体的表面外形，会引起精度的缺失，格式转换时，以弦高差进行控制； 3、文件缺乏CAD模型所含信息： 2、STL文件生成 （1）由CAD系统生成 弦高： 弦和曲面间的最大距离，弦高越小，偏差也越小。 （2）由测量数据生成STL 初始三角化 确定法向矢量 四、基于测量数据的NC代码直接生成方法 实质：仿形加工 与直接仿形加工的区别： 可控性； 可以对刀轨路径进行编辑和优化； 数据或代码的可存储使加工过程具备重用性。 可以对刀轨路径进行编辑和优化、进行加工模拟； §5.2 逆向工程系统与产品创新 目前应用逆向工程进行产品设计主要有两种方式： 一种是由设计师、美工师事先设计好产品的油泥或木制模型，由测量机或扫描仪获得模型的数据，再建立CAD模型； 另一种是针对已有的产品实物样件进行仿制。 车身造型 摩托车造型 * 集成逆向工程系统 计算机辅助测量(CAI) 辅助制造(CAM) 计算机辅助工程分析(CAE) 辅助设计(CAD) 现阶段研究： 将数字化和造型结合，进行指导意义下的数字化的方法，即面向重建的路径规划； 逆向工程系统和快速原型系统直接集成的方案； 由海量数据点直接产生NC代码的方法； 由测量数据直接生成STL文件的实现方法。 存在以下问题： ①数字化过程仍是一种孤立的行为，数字化过程没有考虑后续的模型重建、分析、制造等下游需求； ②数据模型不统一； ③由于测试手段、商品化CAD系统(包括专用逆向软件)以及加工制造手段的多样性，很难有一种适应上述不同手段的集成逆向工程系统。 §5.1 集成逆向工程系统 一、特点 实物外形的数字化 基于离散扫描数据模型重建 2、简单集成逆向工程系统 实物数字化 模型重建 CAD／CAE／CAM系统 1、逆向与正向的区别 连接方案： 一是通过文件格式转换，建立数据通道； 二是直接基于CAD／CAE／CAM系统平台开发支持逆向技术的模块，以保证数据模型的一致。 二、集成逆向工程系统 1、数字化及数据处理子系统 任务：测量规划、测量和数据处理转换。 面向集成的数字化技术： 数字化测量 数据处理 三维数字化仪(三坐标测量机、光学测量和激光测量系统) 测量软件 对采集点进行测头补偿、噪声过滤、光滑、数据减少、归类、补点、多视测量数据重定位、数据分层和对称基准重建等 数据转换 将测量数据点直接转换为NC代码和STL文件 2、模型重建子系统 逆向工程专用软件、通用CAD/CAM软件、专业人员 逆向工程专用软件： （1）Imageware Imageware 由美国 EDS 公司出品 广泛应用于汽车、航空、航天、消费家电、模具、 计算机零部件等设计与制造领域。 国外有 BMW、GM、Chrysler、Ford、Toyota 等公司，国内则有上海大众、上海交大、成都飞机制造公司等。 Imageware 采用 NURBS 技术，软件功能强大，易于应用。 [弹性的曲面创建工具]： [实时的曲面诊断工具]： 支持Bezier曲面和NURBS曲面两种方法。 用户可以选择适合的曲面方法，结合两种方法的优点益。　　 [动态的曲面修改工具]： 可提供任意截面的连续性、曲面反射线情况、高亮度线、 光谱图、曲率云图和园柱型光源照射下的反光图等多种方 法，在设计的任何时候都可以查出曲面缺陷。　 [有效的曲面连续性管理工具]： 在复杂的曲面缝补等情况下，即使曲面进行了移动修改 等操作，也能保证曲面同与之相连的曲面间的曲率连续。 [强大的处理扫描数据能力]： （2）Geomagic 美国 Raindrop 公司出品 可从点云数据创建出完美的多边形模型和网格， 并可自动转换为 NURBS 曲面。 是除Imageware外应用最为广泛的逆向工程软件。 主要功能： 自动将点云数据转换为多边形； 快速减少多边形数目； 把多边形