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PTC 的逆向工程 (RE)工具

作者:  信息来源:无忧机械电子逆向工程  2006-10-17

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我们从上游厂商接收的技术资料可能是各种数据类型的三维模型,但是,由于各种原因,我们所面对的可能并非CAD的模型,而是实实在在的实物样件,有时,甚至可能连一张可以参考的图纸也不存在,这就为我们在后续的工作中采用先进的设计手段和先进的制造技术带来了很大的障碍,我们必须通过各种测量手段及三维几何建模方法,将原...
   概述

    在计算机技术飞速发展的今天,三维的几何造型技术已被制造业广泛应用于产品及工模具的设计、方案评审、自动化加工制造及管理维护各个方面。我们从上游厂商接收的技术资料可能是各种数据类型的三维模型,但是,由于各种原因,我们所面对的可能并非CAD的模型,而是实实在在的实物样件,有时,甚至可能连一张可以参考的图纸也不存在,这就为我们在后续的工作中采用先进的设计手段和先进的制造技术带来了很大的障碍,我们必须通过各种测量手段及三维几何建模方法,将原有实物(产品原型或油泥模型)转化为计算机上的三维数字模型,在CAID与CAD领域,这就是所谓的逆向工程 (Reverse Engineering)。

    逆向工作中一些应该注意的问题

    做一个逆向工程的工作,可能比做一个正向设计更具有挑战性,因为你如果想做出一个完美的产品,首先必须尽量理解原有模型的设计思想,在此基础上还可能要修复或克服原有模型上存在的缺陷。从某种意义上看,逆向也是一个重新设计的过程。在开始进行一个逆向项目前,我们应该仔细考虑以下一些要点:

    模型的类型:

    自由曲面汽车、摩托车的外覆盖件,其它冲压件,玩具等
    初等解析曲面 ── 平面、圆柱面、圆锥面等组成的零件
    模型的类型直接关系到我们建模时所选用的模块或软件,对于自由曲面件必须采用具有方便调整曲线和曲面的模块,而对于初等解析曲面件,我们没必要因为有测量数据而用自由曲面去拟合一张显然是平面或圆柱面的曲面。 模型要求的品质:

    A级曲面,如汽车、摩托车的外覆盖件
    B级曲面,如汽车的内饰件,大部分的塑料件
    其他要求更低的曲面
    模型要求的品质也关系到对模块的选用,比如对于A 级曲面,就要求选用软件必须具备方便和直接的曲面调整手段,强大的曲面检测功能,而且检测结果必须是动态的,即曲面调整的同时检测结果动态更新。当然,工程上没有百分之百的东西,以汽车外表面的A 级曲面为例,对二个面片之间的联接误差,主要大面:相切误差应为0,而曲率误差允许在0.1以内;对于其它曲面相切误差允许在10分以内。

    测量手段:

    简单工具的手工测量
    机械三坐标测量机测量的有序点数据
    激光、数字成像的三坐标测量数据,既大批量、无序的点云数据
    如需要比较精确的表达原始实物,则采用激光、数字成像测量方法比较方便,若只需要测量主要型线,则用机械测量机比较合适。

    原有实物的品质,测量数据的精度,是否有噪音点,多次测量时的基准如何考虑,误差有多大。如果原有实物的品质较高,测量数据精度也较高,则建立的曲面与测量数据应调整到比较小的数值,例如对于比较好的汽车油泥模型,调整后的误差应小与1.5-2毫米。
    所建立模型的下游应用领域,仅仅是为了设计,还是为了模具、加工或分析。
    比如只做设计,则可不考虑一些工艺细节,如脱模斜度等。但如果要进行加工和分析,则模型必须完整。如进行模具设计和加工,某些小圆角可以省略,在加工时由刀具自动带出。

    PTC 公司可以提供的逆向工具

    目前,PTC公司的产品中,可以用于处理测量点数据,并进行逆向曲面设计的模块有:ICEM Surf、Pro/DESIGNER (CDRS)、Pro/SCANTOOLS,各具特点,适用于不同的应用领域。

    ICEM Surf 是一个A 级自由曲面的构造工具,它的最主要特点是直接构造曲面(无须先构造曲线)和曲面质量的动态评价(曲面调整中的曲面诊断结果动态更新),汽车、摩托车外覆盖件,内饰件等自由曲面用它来构造是游刃有余。但最好有比较完整的测量数据,当然ICEM Surf 也可以用于构造曲面的设计。

    ICEM Surf 还能把点云数据自动转换成三角形面片模型,可以用它来求任意截面线、边界线和特征线,也可以用它来做快速成型或NC加工编程。但这个面并不是一个传统意义上的曲面模型。

    Pro/DESIGNER (CDRS) 是一个工业设计的造型模块,主要用于概念设计,其特点是可以非常方便的调整各条型线,从而得到设计师想要得到的结果。用于逆向时,可以用在测量数据比较少,仅有主要型线和边界线的情况,这实际上是一个部分的逆向,操作者逆向的主要是产品的造型思想。  
Pro/SCANTOOLS 是一个完全集成于Pro/ENGINEER 实体建模中的逆向曲面构建包,2000i新版中的功能有很大的提高。可以接受有序点(测量线),也可以接受点云数据,可以用来构建非A 级的自由曲面,一般的工业产品如电器产品、一般的塑料件、汽车内饰件等均能应用该模块得到圆满的解决。

    对于由初等解析面构成的零件,可直接用Pro/ENGINEER 的实体及曲面一体化方案解决。当然可以直接把测量数据作为造型的依据,但应该强调的是我们逆向产品的目的是产品的功能而非具体的细小结构。

    在新世纪已经开始的今天,信息与技术飞速发展,我们选择的不仅仅是一个好的工具,更重要的是一个完整的解决方案,还应该选择好的支持、好的服务,选择一个具有良好发展前景的合作伙伴。

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