逆向工程技术在犁臂测量和建模中的应用

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　　逆向工程技术在犁臂测量和建模中的应用|第12.犁臂的扫描过程首先，由于犁臂的颜色为暗灰色，依据测量要求要在犁臂表面喷涂显像剂；其次，由于犁臂的表面形状较为复杂，因此无法从一个方位完成对犁臂的一次性扫描，需要贴定位点，保证在转换各角度扫描犁臂时每次都可同时扫描到3个以上的公共定位点，贴点后的实物照片见图2；接着，根据犁臂的形状，进行多个角度不同方位的扫描，再在ATOS软件中，通过公共定位点把每幅扫描照片自动进行拼合，最终完成整个犁臂外形的扫描。图2犁臂实物3.点云数据的初步处理数据的初步处理，即对点云的初步处理，如噪声去除、过滤、光顺、网格化等。数据处理是逆向工程中的关键环节，它的结果将直接影响到后期模型重构的质量。针对犁臂外型测量获得的散乱点云数据，应用专用软件进行犁臂点云数据的预处理。4.删除散乱点云噪声数据 扫描获取的点云中包含许多噪声，如实验台底面这些噪声在进行各种点线面处理之前应将其删除。将点群放大、变换各种角度以方便地看到整个三维空间内的噪声，然后针对各个噪声点采用软件中的"删除"功能将其删掉。5.点云的精简在逆向工程技术中采集点的数量一般都很大，单幅照片可扫描点数最大可达400000个。如此庞大的数据需要在曲面重构之前进行精简处理，以提高运算速度。图3为扫描完成后经过删除散乱点云噪声数据精简处理后得到的犁臂外形点云文件。图3ATOS扫描仪扫描的犁臂原始点云2.犁臂的扫描过程首先，由于犁臂的颜色为暗灰色，依据测量要求要在犁臂表面喷涂显像剂；其次，由于犁臂的表面形状较为复杂，因此无法从一个方位完成对犁臂的一次性扫描，需要贴定位点，保证在转换各角度扫描犁臂时每次都可同时扫描到3个以上的公共定位点，贴点后的实物照片见图2；接着，根据犁臂的形状，进行多个角度不同方位的扫描，再在ATOS软件中，通过公共定位点把每幅扫描照片自动进行拼合，最终完成整个犁臂外形的扫描。图2犁臂实物 3.点云数据的初步处理数据的初步处理，即对点云的初步处理，如噪声去除、过滤、光顺、网格化等。数据处理是逆向工程中的关键环节，它的结果将直接影响到后期模型重构的质量。针对犁臂外型测量获得的散乱点云数据，应用专用软件进行犁臂点云数据的预处理。4.删除散乱点云噪声数据扫描获取的点云中包含许多噪声，如实验台底面这些噪声在进行各种点线面处理之前应将其删除。将点群放大、变换各种角度以方便地看到整个三维空间内的噪声，然后针对各个噪声点采用软件中的"删除"功能将其删掉。5.点云的精简在逆向工程技术中采集点的数量一般都很大，单幅照片可扫描点数最大可达400000个。如此庞大的数据需要在曲面重构之前进行精简处理，以提高运算速度。图3为扫描完成后经过删除散乱点云噪声数据精简处理后得到的犁臂外形点云文件。图3ATOS扫描仪扫描的犁臂原始点云2.犁臂的扫描过程 首先，由于犁臂的颜色为暗灰色，依据测量要求要在犁臂表面喷涂显像剂；其次，由于犁臂的表面形状较为复杂，因此无法从一个方位完成对犁臂的一次性扫描，需要贴定位点，保证在转换各角度扫描犁臂时每次都可同时扫描到3个以上的公共定位点，贴点后的实物照片见图2；接着，根据犁臂的形状，进行多个角度不同方位的扫描，再在ATOS软件中，通过公共定位点把每幅扫描照片自动进行拼合，最终完成整个犁臂外形的扫描。图2犁臂实物3.点云数据的初步处理数据的初步处理，即对点云的初步处理，如噪声去除、过滤、光顺、网格化等。数据处理是逆向工程中的关键环节，它的结果将直接影响到后期模型重构的质量。针对犁臂外型测量获得的散乱点云数据，应用专用软件进行犁臂点云数据的预处理。4.删除散乱点云噪声数据扫描获取的点云中包含许多噪声，如实验台底面这些噪声在进行各种点线面处理之前应将其删除。将点群放大、变换各种角度以方便地看到整个三维空间内的噪声，然后针对各个噪声点采用软件中的"删除"功能将其删掉。5.点云的精简 在逆向工程技术中采集点的数量一般都很大，单幅照片可扫描点数最大可达400000个。如此庞大的数据需要在曲面重构之前进行精简处理，以提高运算速度。图3为扫描完成后经过删除散乱点云噪声数据精简处理后得到的犁臂外形点云文件。图3ATOS扫描仪扫描的犁臂原始点云为了构建第三个垂直平面，将拟合出的两平面延伸至相交，创建交线，过交线上一点，分别在两平面上做垂直于交线的两条直线，然后由这两条直线创建出第三个垂直平面。最后，选取Modify/Align/Stepm偏差范围内，以保证与原型的一致性。图4为犁臂的截面特征曲线及其边界线。图4犁臂的截面特征曲线及其边界线（3）曲面拟合将曲线的方向、起始点位置都修改一致后即可采用功能ConstructSurfaceLoft进行曲面拟合。该功能主要是利用一组独立的3D曲线创建一个NURBS曲面。首先选中需要拟合的所有曲线，然后选择起始点的连续性，选择切线的方向，选择结束点的连续性，最后进行曲面拟合。2.用UGNX软件构建犁臂模型 在UGNX软件中直接读取Imageageageware和UGNX强大的造型功能相结合，可以比较容易地对复杂产品进行数字化逆向工程设计。逆向工程技术已经广泛应用到新产品的开发、旧零件的还原以及产品的检测中，它不仅消化和吸收了实物原型，并且能修改再设计以制造出新的产品。但同时设计过程中系统集成化程度比较低，人工干预的比重大。将来有望形成集成化逆向工程系统，以软件的智能化来代替人工干预的不足。