关于逆向工程和数控技术曲面产品设计制造.pdfVIP

学兔兔 务l造 lI8 化 基于逆向工程及数控技术的曲面产品设计制造 Design and manufacturing of surface product based on reverse engineering and CNC technology 雷 蔓，吕 健，刘征宏，潘伟杰 LEI Man，LV Jian，LIU Zheng-hong。PAN Wei-jie (贵州大学现代制造技术教育部重点实验室，贵阳550003) 摘 要：现代制造过程中，自由曲面的设计加工的日益广泛，如飞机机翼、汽车外形、模具工件表面等 均为自由曲面。计算机技术与CAD／CAM技术的发展，使得对自由曲面产品的设计加工变得 更加容易。本次研究以一件自由曲面的工艺品为例，首先用激光扫描仪扫描模型，获取其表 面点云数据，再将点云数据导人Geomagic Studio逆向建模，然后在UG里面对模型进行修改 并在ue／jO工模块中生成了模型的数控加工代码，最后在三坐标铣床上加工，验证了代码的正 确性。以上实例表明，用逆向工程技术对自由曲面产品进行NuRBs曲面重构，再结合CAD／ CAM技术，能有效的对现有复杂曲面产品二次设计，缩短产品开发周期，提高加工效率。 关键词：逆向工程；逆向建模；3D扫描；CAD／CAM；数控加工；工艺品 中图分类号：TH1 62 文献标识码：B 文章编号：1 009—01 34(201 4)1 0(下)一0052—04 Doi：1 b．3969／J．1ssn．1 009-01 34．2014．1 0(下)．1 3 0引言 逆向工程 (Reverse Engineering—RE)是以现 有产品作为样件，使用三维扫描仪获取产品表面 点云数据，再经过逆向建模将其重构成实体模 型，进而加工出产品的一种先进制造技术。 数控加工技术，是在数控机床上进行零件加 工的一种工艺方法。它是用数字信息控制零件和 刀具位移的机械加工方法，是解决零件品种多 变、批量小、形状复杂、精度高等问题和实现高 效化和自动化加工的有效途径。 工艺品是人类宝贵的文化遗产，对其进行保 护和开发，是当今一项迫切的任务。但是工艺品 图1陶瓷工艺品模型 都具有自由曲面的特点，传统的设计制造方法很 1．1 3D扫描 难对其进行保护和开发。 本次扫描用的 “柯尼卡美能达RANGE5”是 1产品逆向建模 一 款高精度的三维扫描仪，扫描精度可达到微米 逆向工程建模包括模型数据采集，点云处 级。该扫描仪采用斜射式三角法测量原理。其具 理，曲面重构。本次研究以图1所示的工艺品为 体测量原理如图2所示，激光器LD发出的光束经 例，用柯尼卡美能达非接触式三维激光扫描仪对 过会聚透镜，再被测物体表面反射，汇聚在接收透 模型进行3D扫描，获取样品点云数据，经过点云 镜CCD传感器上。若被测物体沿表面法线方向移动 拼合及杂点删除后，导出成STL文件。然后将点云 距离M，则在CCD上的像点也会有相应的移动距离 数据导入Geomagic Studio，经过点阶段，封装阶 N，根据CCD上的距离N，可以计算物体位移M： 段，多边形阶段，曲面阶段获得产品的NURBS曲