基于Geomagic﹢Studio技术实现叶轮重构.pdf

《基于Geomagic﹢Studio技术实现叶轮重构.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、基于GeomagicStudio技术实现叶轮重构ImpellerReconstructionBasedonGeomagicStudio哈尔滨工程大学工程训练中心谢韶旺刘立岩杨才洪逆向工程技术已成为现代企业开发新产品的一种重要设计手段。为了满足客户产品逆向设计的要求，对产品设计思路和技术实现途径也有不同的选择。模型重构途径及数据采集本课题采用专业技术软件及数据处理软件与基于正向的CAX相结合的途径来实施：先用GeomagicStudio进行数据预处理，得到精确的多重叶片喉道及节距分析点云数据并截取关键位置曲线，再通过脚s、Maflab进行坐标运算和数据拟合，最后利用U

2、G进行模型重构，确保了叶轮逆向设计精度。采用非接触测量方式获取点云数据，使用的设备是INFINITE关节臂式测量机。102航空制造技术·2010年第1明数据处理1点云合并由于在扫描过程中对不规则曲面以及曲率大的地方进行了多次扫描，所以产生了多块点云，将各块点云合并到一起才能进行后续操作。2去除体外孤点在扫描被测对象时，可能会扫描到一些背景物体(如桌面、墙、固定装置等)，即在对象周围可能存在体外孤点，这些点无需保留，必须删除。3去除噪声点在扫描过程中，由于扫描设备轻微震动、扫描校准不精确或背景及灯光的影响等原因，有可能会产生一定量的噪声点，这些噪声点会导致重构工作产生

3、较大误差，应该在重构前做清除处理。4点云取样点云数据过大使计算机在处理点云数据时很慢，这时需要对点云进行取样处理，只要保留必要的点云数据就可以。5叶片点云分割由于叶轮零件由多片均布的叶片构成，故分割其中一片叶片进行重构，再通过阵列操作便可得到完整模型。在此从整个叶轮点云中选择质量较好的一片叶片进行分割。6建立坐标系为了在多个软件之间转换时基准的固定和统一，需根据产品特点建立基准坐标系。以叶轮的顶面点云拟合一个平面，以中间圆柱状点云拟合一个圆柱，以拟合的平面和圆柱的中轴线及其交点建立坐标系。此基准为后面曲线截取提供精准参考。7封装并填充孔处理点云处理完毕，进行封装处理

4、，进入多边形阶段，在此主要完成填充孔和截取曲线组的工作。首先，进行填充孔的操作。然后，进行松弛，也就是要对表面的光洁度进行优化。对于局部扫描数据质量很差，以致封装时表面粗糙度特别差的曲面三角片，要用砂纸进行局部平滑。8平面截取曲线组为了进行模型重构，需要在此提取一组曲线组，以便导入到后续软件进行重构工作。以平行于xy平面，沿着z轴负方向，通过平面截线命令的操作，以2ram为平面间距，截取一组平行线，对于顶面曲率变化比较大的地方，以0．5ram为间距截取，以减少拟合误差。半径的计算和曲线的拟合对于轮毂面和包覆面，对其各组曲线上的点分别求取其到中轴线的半径，然后取平均值

5、。在Matlab中通过sqrt(x)函数求取半径，通过meall(x)函数求取半径的平均值。对于两侧面，在此需要进行曲线的拟合。采用非线性多项式拟合，通过Polyfit函数来求解最／j．,-乘曲线的拟合。Polyfit伍，y，／2)命令中需对阶数／2进行给定。对于阶数／2的给定，数值越大越接近真实的位置，但拟合效果并不一定好，经过几次试取，最后确定／／取3比较合适。三维模型的重构1曲线的重构在UG中进入建模系统，通过样条曲线，选择前面得到的拟合曲线的坐标值，依次生成两侧面各平面的样条曲线。在原有GeomagicStudio建立的基准上依次在各个曲线层面建立基准平面，

6、进入草图工作界面，分别以各个基准面为基准，以前面获得的平均半径绘制圆，与各个样条曲线相交，然后对样条曲线及圆进行投影、修剪等处理，获得各个面的线框。2曲面的重构对于侧面，保留一个侧面的曲线，隐藏其他曲线，通过点集一曲线上的百分点选项，分另IJ对各个曲线分别按0、20％、40％、60％、80％、100％取点，类似于前面的操作，将GeomagicStudio获得的曲线数据点保存为iges文件，导入到ANSYS中，进行坐标的提取，并按百分比的不同分别保存为六组的坐标值，并保存为．dat格式。再由通过样条曲线生成一组曲线，再由“通过曲线网络”的选项生成侧面，同理生成另一个侧

7、面；对于轮毂面和包覆面，以前面得到的平均半径为x坐标，取y坐标为零，以各曲线层面的间距累计值为纵坐标，建立一组坐标值，生成圆锥曲线，通过“回转”命令生成轮毂面和包覆面。3最终模型的生成前面已经得到一个一片的各个面，至此最复杂的曲面重构工作已经完成，然后通过缝合、阵列、修剪、倒角以及添加凸台和布尔运算等工作，得到叶轮的最终模型。结束语本课题基于逆向工程软件Geomagicstudio结合Ansys、Matlab、UG软件实现了技术集成环境下的模型重构工作，通过完成叶轮模型重构来说明从点云到三维实体模型每一个阶段控制设计精度的可行性。使用三坐标测量机对叶轮零件扫描获