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《虹吸式坐便器的逆向造型及其虹吸管道的优化》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第28卷第2期佛山科学技术学院学报(自然科学版)Vol.28No.22010年3月JournalofFoshanUniversity(NaturalScienceEdition)Mar.2010文章编号:1008-0171(2010)02-0039-05虹吸式坐便器的逆向造型及其虹吸管道的优化1,21*1,234修国基,王宇华,梁海波,王宪生,刘科(1.佛山科学技术学院机电工程系,广东佛山528000;2.华南理工大学机械与汽车工程学院,广东广州510640;3.佛山科学技术学院自动化系,广东佛山528000;;4.佛山东鹏洁具股份有限公司,广东佛山528000)摘要:
2、利用Imageware、Surfacer和Pro/E软件,对由三维激光抄数机得到的虹吸式坐便器的三维数据点群进行了逆向设计,介绍了一种基于线框模型直接在Pro/E软件中进行曲面和实体造型的方法。研究了坐便器虹吸管内流动规律,分析了虹吸管形状对流速分布、压强分布和虹吸性能的影响,以二维流场的分析结果为依据,实现了坐便器虹吸管道的优化设计。该结果对坐便器的数字化制造及其三维冲水性能的研究有实际意义。关键词:虹吸式坐便器;逆向设计;优化设计;Imageware;Pro/E中图分类号:TH12,TP391.7文献标志码:A逆向工程(ReverseEngineering,RE)就
3、是指从模型、样品到设计、造型的过程。CAD模型重建是根据坐标测量机得到实物对象的数据点,然后对其逆向造型。根据实物外形的数字化信息,可以将测量得[1]到的数据点分成2类:有序点和无序点(散乱点)。不同的数据类型形成不同的模型重建技术。目前现有陶瓷卫生洁具新产品生产工艺流程都是从新产品图样——石膏小样——石膏原型——石膏原胎模——石膏试验工作模(试浆合格)——注浆——上釉——烧成等一系列工序不断重复,其产品原型的制作和翻制试验石膏模都是通过人工来完成的,可知其成本过高,开发周期长。卫生洁具产品结构复杂,所以研究该类产品的反求及再设计,以达到引进研究、吸收、消化技术并创新的
4、目的有着重要的意义,可对坐便器的数字化制造、冲水性能的研究提供模型基础。冲洗功能是坐便器在规定水量下将便器内污物排出并将便器洗净的能力,冲洗功能是坐便器最主要的性能要求之一。坐便器冲洗功能的好坏与其结构设计的优良与否密切相关,合理的设计可保证尽量少的水将坐便器冲刷干净[2]计算流体力学发展的日益成熟,为设计冲洗性能优良的节水型坐便器提供了全新的手段。因虹吸式坐便器兼有防臭、用水量较少、噪声较低、冲洗效果较好的优点,本文即以某型虹吸式坐便器为研究对[3]象,介绍逆向设计技术在陶瓷洁具产品设计中的应用思路及一般步骤。并对其虹吸管道进行二维流场分析研究。1模型数据采集及点云处
5、理1.1点云的获取与处理在逆向工程技术中,获得重构CAD模型的离散数据,即数字化技术是关键的第1步。只有获得正确的测量数据,才能进行误差分析和曲面比较,实现CAD建模。逆向工程采用的测量方法主要有2种:收稿日期:2009-12-01基金项目:粤港关键领域重点突破资助项目(2008Z42302);精密测试技术及仪器国家重点实验室开放基金资助项目作者简介:修国基(1984-),男,广东增城人,华南理工大学与佛山科学技术学院联合培养硕士研究生。*通信作者:王宇华(1960-),女,广西南宁人,佛山科学技术学院教授,博士,硕士生导师。40佛山科学技术学院学报(自然科学版)第28
6、卷1)接触式测量法,如三坐标测量机、机械手;2)非接触式测量法,如投影光栅法、激光三角形法、立体视觉法等。本文采用非接触式测量法,用激光束对物体表面进行扫描,采集被测表面的轮廓曲线,通过计算机处理,最终得到物体表面的三维集合数据,根据这些数据利用Imageware进行点云的数据预处理工作,包括剔除异常数据、补齐遗失点、数据平滑、滤波去噪、光顺、数据精减及数据的定位对齐,然后再导入Pro/e中进行三维造型,最后通过快速[4]成型机进行加工。由于本设计中的坐便器模型结构复杂,曲面形状极不规则,水盆、内腔以及虹吸系统部分在外部曲面的遮挡下无法直接观察和测量,所以对坐便器的数据
7、测量采用分块多次测量的方法,扫描前把各分块测量的公共部分即公共的特征点做好标记,然后才能把各分块数据进行自动拼接。数据采集分为2部分:1)外表面数据采集;2)内喷射孔外表面数据采集。鉴于整个坐便器模型大致呈中心对称,把坐便器沿中心线剖开,以便数据采集。用剖开的一半坐便器模型进行三维激光扫描,获得点云数据。图1为用抄数机扫描坐便器外表面的点云数据图。图1扫描所得点云数据在三维物体的测量中,许多因素决定了无法通过单个传感器一次完成整个物体的测量,尤其是测量复杂形面时存在投影盲点或视觉死区,测量大型零件时受测量范围限制需要多次分块测量。在实际测
