正逆向建模技术及其在羊毛剪设计中的应用

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1、维普资讯http://www.cqvip.com2008年10月农机化研究第10期正逆向建模技术及其在羊毛剪设计中的应用宋长亮，梁楚华，黄艳(新疆大学机械工程学院，乌鲁木齐830008)摘要：立足于正逆向混合设计方法及其关键技术的应用研究，合理、有效地应用目前的正向设计和逆向设计系统，在现有优秀产品基础上，运用正逆向建模技术，加快产品的造型设计速度，缩短新产品的开发周期。以Im。ageware软件及UG软件为平台，以羊毛剪刀的三维实体建模的构建为例，说明了通过混合设计方法可以提高构建零件的效率，加快产品更新速度，提高研发成功率，具有较高的实用价值。关

2、键词：正逆向混合设计；羊毛剪刀；建模方法中图分类号：s817．22文献标识码：A文章编号：1003—188X(2008)10-0154—03实体造型，对零件特征的编辑修改比较方便。复杂产0引言品外壳常常既带有复杂曲面，又包含一些简单特征，复杂产品外形不能用一般的机械制图方法将它完通过单一的逆向设计或正向设计方法都难以实现。整DI表示出来。传统上采用模线样板法表示和传递为此，需要把逆向设计和正向设计的优势结合起自由型曲线曲面的形状¨]，不仅使设计与制造人员付来，即采用正逆向混合建模技术。其设计方法可以用出了繁重的体力劳动，而且设计制造周期长，制造精图1

3、来表示。度低，互换协调性差，不能适应现代工业的发展。按照传统的开发程序，许多产品的开发从概念到规模生产通常至少需要1～3a的时间。在产品的设计过程中，运用逆向方法把已有产品数字化后的点云数据和已有CAD模型拼合后进行分析比较，由分析信息直接对已有的数字化模型参数进行修改，快速得到新产品的数字化模型。已有产品的数字化模型中凝聚着成功的经验知识，通过借鉴已有模型可以缩短开发周期，减少失败风险。正逆向集成建模技术形成了正向设计与逆向设计的优势互补。运用逆向设计技术重构出样件的CAD曲面模型后，结图1产品正逆向混合建模过程合正向设计，可以根据产品功能结构的需

4、要以及设计正逆向混合建模设计方法的主要思路为：采用三人员的经验知识创新，设计出更好的、满足特定功能维测量系统获取实物模型的外部点云数据，经逆向软的产品来。件处理成符合设计师所需要的曲面、曲线和点的数1正逆向设计方法据，通过IGES格式引入到UG中，然后采用UG软件在这些数据的基础上进行正向设计，从而实现三维测逆向设计技术和正向设计方法各有所长。逆向设量系统、逆向软件与正向软件在产品开发上的应用和计优势在于测量数据点的强大处理功能和复杂自由数据集成。曲面的设计，一般逆向软件都提供了对自由曲面的重构、编辑修改等功能；正向设计优势在于特征造型和2数据接口收

5、稿日期：2008——05—-08在正逆向混合建模的3个应用层次中，要在测量作者简介：宋长亮(1979一)，男，新疆和静县人，硕士生，(E—mail)anyok@l26．COnl。机、逆向软件和正向软件间进行数据交换，因此三者通讯作者：梁楚华(1950一)，男，乌鲁木齐人，教授，硕士生导师。之间需要建立数据接口。在测量机和逆向软件间，由维普资讯http://www.cqvip.com2008年10月农机化研究第10期于交换的信息为点坐标信息，所以接口比较简单，也比较成熟。测量机软件可以输出常用的IGES(初始图形交换规范)格式文件或者纯文本格式文件，由

6、逆向工程CAD软件读取J。本文使用的软件是光学扫描ATOS的光学测量软件、美国EDS公司的Unigraphics(简称UG)以及ImagewareoATOS系统提供了各种不同的数据输出格式以适合后处理的应用情况。ATOS系统可以使用Surf格式图4羊毛剪手柄原始点云原始点云数据导人ImageWare12软件系统。图2是ATOS扫描数据3．2特征曲线的提取及其曲面拟合文件的处理流程。分别处理分割后的各个点云。这里直接从截取点云生成曲面，具体过程是：由Construct—UniforlnSur-face生成一张曲面，这里要求节点和阶数尽量少，调节曲面的各

7、个节点，使曲面基本上覆盖点云；然后，增加曲面的阶数和节点，再次调节，直到满意为止；最后，检查曲面／点云的差异。把两部分点云分别拟合成曲叵：：：H竺兰互亟l面后，用倒圆功能把两张曲面合成一张曲面，左右点图2ATOS扫描数据文件处理流程云缝合后的拟合曲面以及拟合的曲面与原始点云比较如图5和图6所示。最后，保存为ymjshoubing．igs。3羊毛剪头的三维实体建模为了吸取经验，比较了各种手动与电动羊毛剪，最终选择了95MR76．2B电动剪毛机，如图3所示。它的羊毛剪手柄设计考虑了人的特性、能力和环境条件，符合人机工程学原理。因此，对该款羊毛剪手柄利用正

8、逆向建模设计方法提取特征参数进行重构，并且在此基础上实施二次开发。图5点云缝合后的拟合曲面图395MR76．