应用Surfacer和UG的复杂曲面构建过程的探讨.pdf

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1、第40卷第2期2011年4月小型内燃机与摩托车SMALLINTERNALCOMBUSⅡ0NENGINEANDMOTORCYCLEV01．40No．2Apr．2011应用Surfacer和UG的复杂曲面构建过程的探讨刘琦刘丽美(天津大学天津内燃机研究所天津300072)摘要：通过对摩托车油箱上壳表面的数字化构建研究，介绍了su出cer和uG软件对测量的数据进行CAD模型的构建技术和方法。关键词：ATOS扫描仪；逆向设计；su血cer；UnigII印hics中图分类号：U483文献标识码：A文章编号：167l一0630(2011)02—0049—03ResearchonTheCons

2、tructionTechnologyofComplexSurfaceBasedonSurfacerandUGSoftwareLiuQi，LiuLimeiTianjinIntemalCoTnbustionEn舀neResearchInstitute，TianjinUniVersity(Tianjin，300072，China)Abstract：ThesurfacedigitalbuildingofthemotorcyclefueltanksheUwasstudied，tlletechnoIog)randmeth—odthatusingSurfacerandUGonmeasuredd

3、atap11DcessingandtorebuildCADmodelweI_eintroduced．Keywords：ATOSme髂uringmachine，ReVerseen舀neering，Su矗acer，Unigraphics引言在逆向设计中，获得了零件的扫描测量数据并经过数据处理后，下一个重要步骤就是构建曲面，而构建曲面一般是先构建线再构建面。一般零件的形状大致可以分为两类：一类是由解析曲面，例如平面、圆锥面、球面、圆柱面、椭球面等组成，可以用曲面方程F(髫，y，z)=0形式来表达，由于它包含了零件的全部形状信息，所以可以用通用的CAD软件，借助画法几何与机械制图完全、清

4、楚地描述；另一类是不能用解析曲面来描述，而是以复杂方式变化的曲面，即所谓复杂曲面组成。复杂曲面通常是由矢函数形式的曲面方程P=P(u，")来描述，不能或不便用cAD功能来表达。利用逆向工程来构建的曲面一般属于这种类型的复杂曲面。目前构建这种曲面的软件主要有Su而cer和Unigraphics(简称UG)。基于这两个软件的应用，下面以摩托车油箱上壳的逆向设计进行研究。l测量设备及数据采集本文测量使用的是德国GOM公司的ATOS流动光学三维扫描仪，测量速度大于43000点／s，单幅照片可扫描点数最大可达删0个点，单幅照片精度为±0．03mm，整体测量精度小于0．1叫Il／m。光学扫描

5、仪尤其便于复杂曲面的扫描，而CMM(三坐标测量机)只能测量复杂曲面上有限的点，不能完整地反映出曲面的形状。虽然其测量单点精度较高，但用有限的点去描述复杂曲面反而使整体精度大大降低，而光学扫描仪则恰恰相反。另外，光学扫描仪还具有测量范围大、携带方便等优点。ATos光学扫描仪配合高分辨率数码照相系统使扫描范围可达8m×8m，甚至更大，并且可以很方便地移动到实物现场工作。它不仅适于复杂轮廓的扫描，而且还常用于汽车、摩托车内外饰件的逆向造型工作。扫描过程就是坐标数据采集过程。数据采集，是作者简介：刘琦(1979一)，男，助理工程师：主要研究方向为摩托车整车设计。50小型内燃机与摩托车第4

6、0卷指从现有的产品原型或油泥模型表面获取三维数据点云。只有获得几乎完全近似复杂曲面的点云，才能进行复杂曲面的高品质构建。如下图所示：图l和图2分别为待测模型和测量后所得的点云数据。最后把扫描出来的点云数据保存为IGEs格式文件。图2测量模型所得的点云数据2数据处理和曲面构建在逆向设计中，获得了零件的扫描测量数据后，下一个重要的步骤就是数据处理和曲面构建。数据处理的结果将直接影响后期曲面重构的质量，本文采用Im89ewmsu由ce一20软件进行数据处理。数据处理包括：剔除噪声点和按照设计者的要求分割点云。用uGN】(2进行曲面构建，曲面构建包括：构建曲面、裁剪、曲面缝合和实体化等等

7、。su抽er软件是由EDs公司开发出来的软件，被用作为逆向工程的专用软件，相对于cAD软件，有许多截然不同的地方。su—hcer能够快速处理大量的点资料，且带有多种检测曲线、曲面品质的功能．提供陕速、简便的修改方式。uni舯ph雌Nx(ucNx)是美国unigmphlcssoluIi一“EDS公司推出的cAD／cAM／cAE一体化集成软件．具有强大的造型功能和数控编程能力，功能繁多，是目前市场上功能最极致的产品设计工具。它不但拥有现今cAD／cAM软件中功能最强大的P⋯lid实体