快速成型的概述及应用.doc

快速成型的概述及应用 汤 伟 湖南工业大学机械工程学院 [摘要]：随着逆向工程技术的不断发展，逆向工程已经成为联系新产品开发过程中各种先进技术的纽带，被广泛应用于家用电器、汽车、摩托车、飞机、模具等产品的改型与创新设计，成为消化、吸收先进技术，实现新产品快速开发的重要技术手段。特别是随着现代计算机技术及测试技术的发展逆向工程，有的人也叫反求工程，英文是reverse engineering。以实物（产品）、软件、图纸、程序、技术文件、影像（图片、照片）作为研究对象，应用现代设计理论方法、生产工程学、材料学和有关专业知识（测量学、信号自动处理）进行系统深入的分析和研究，是一种快捷的新产品开发技术。 工作原理 　快速成型技术(RP)的成型原理是基于离散-叠加原理而实现快速加工原型或零件.这里所说的快速加工原型是指能代表一切性质和功能的实验件,一般数量较少,常用来在新产品试制时作评价之用.而这里所说的快速成型零件是指最终产品,已经具有最佳的特性,功能和经济性. 逆向工程在CAD/CAM系统中的作用逆向工程技术不是一个孤立的技术，它和测量技术及现有CAD/CAM系统有着千丝万缕的联系。但是在实际应用过程中，由于大多数工程技术人员对逆向工程技术不够了解，将逆向工程技术与现有CAD/CAM技术等同起来，用现有CAD/CAM系统的技术水平要求逆向工程技术，往往造成人们对逆向工程技术的不信任和误解。 从理论角度分析，逆向工程技术能够按照产品的测量数据重建出与现有CAD/CAM系统完全兼容的三维模型，这是逆向工程技术的最终实现目标。但是我们应该看到，目前人们所掌握的技术，包括工程上的和纯理论上的（如曲面建模理论），都还无法满足这种要求。特别是针对目前比较流行的大规模“点云”数据建模，更是远未达到可以直接在CAD系统中应用的程度。因此我们认为，目前逆向工程CAD技术与现有CAD/CAM系统的关系只能是一种相辅相成的关系。现有CAD/CAM系统经过几十年的发展，无论从理论还是实际应用上都已经十分成熟，在这种状况下，现有CAD/CAM系统不会也不可能为了满足逆向工程建模的特殊要求变更系统底层。另一方面，逆向工程技术中用到的大量建模方法完全可以借鉴现有CAD/CAM系统，不需要另外搭建新平台。 基于这种分析，我们认为逆向工程技术在整个制造体系链中处于从属、辅助建模的地位，逆向工程技术可以利用现有CAD/CAM系统，帮助其实现自身无法完成的工作。有了这种认识，我们就可以明白为什么逆向工程技术（包括相应的软件）始终不是市场上的主流，而大多数CAD/CAM系统又均包含逆向工程模块或第三方软件包这样一种情况。逆向工程1、逆向工程是以一个物理零件或模型作为开始，进而决定下游工程。点处理过程：主要包括多视点云的拼合、点云过滤、数据精简和点云分块等。曲线处理过程：决定所要创建的曲线类型。曲线可以设计得与点的片段相同，或让曲线更光滑些；由已存在的点创建出曲面；检查／修改曲线，检查曲线与点或其它曲线的精确度、平滑度与连续的相关性。曲面处理过程：决定所要创建的曲面类型，可以选择创建的曲面以精确为主或以光滑为主，或两者居中；由点云或曲线创建曲面；检查／修改曲面，检查曲丽与点或其它曲面或特征的精确度、平滑度与连续的相关性。误差分析：应该考虑被测物对机构引起的综合轨迹误差、逆向工程设计所依据的数据值存在的测量误差、设计中的被测物存在的加工误差、设计中的曲线拟合存在的拟合误差等方面。逆向工程技术的常用软件目前，比较著名的逆向工程软件如下：Geomagic(美国RainDrop公司的)逆向工程软件，具有丰富的数据处理手段，可以根据测量数据快速构造出多张连续的曲面模型。Imageware作为UG NX中提供的逆向工程造型软件。具有强大的测量数据处理、曲面造型、误差检测功能。可以处理几万至几百万的点云数据。根据这些点云数据构造的A级曲面(CLASS A)具有良好的品质和曲面连续性。Imageware的模型检测功能可以方便、直观地显示所构造的曲面模型与实际测量数据之间的误差以及平面度、真圆度等几何公差。CopyCAD(英国DELCAM公司系列产品)，主要处理测量数据的曲面造型。DELCAM的产品涵盖了从设计到制造、检测的全过程；包括PowerSHAPE、Power-MILL、PowerINSPECT、ArtCAM、CopyCAD、PS-TEAM等诸多软件产品。CopyCADM系列中的其它软件可以很好地集成。RapidForm(韩国INUS公司开发)逆向工程软件，主要用于处理测量、扫描数据的曲面建模以及基于CT数据的医疗图像建模．还可完成艺术品的测景建模以及高级图形生成。RapidForm提供一整套模型分割、曲面生成、曲面检测的工具．用户可以方便地利用以前构造的