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1、第25卷第4期河南科技大学学报(自然科学版)Vol.25No.42004年 8月JournalofHenanUniversityofScienceandTechnology(NaturalScience)Aug.2004文章编号:1672-6871(2004)04-0058-04CATIA在逆向工程技术中的应用11123胡爱军,谢金法,苑绍志,高学浴,宋红光(1.河南科技大学车辆与动力工程学院,河南洛阳471003;2.洛阳宇通汽车有限公司,河南洛阳471009;3.郑州市政工程管理处,河南郑州450003)摘要:简要介绍逆向工程技术的基本特点和工作步骤,以及CATIA曲面造型技术的主要功能
2、,结合车门实例探讨了CATIA曲面造型的方法在逆向工程中的应用一般思路。研究表明,CATIA应用于产品设计中能显著提高产品的研发效率。关键词:计算机辅助设计;应用程序;曲面;造型中图分类号:TH12文献标识码:A0 前言逆向工程(ReverseEngineering,RE)也称反求工程,它是相对传统的设计而言。传统的产品实现通常是从概念设计到图样,再制造出产品,称之为正向工程,而产品的逆向工程是从一个存在的零件或原型入手,首先对其进行数字化处理,然后构造CAD模型,经检查满意后,最后制造产品。目前大多数有关逆向工程技术的研究和应用都集中在几何形状即重建产品实物的CAD模型和最终产品的制造,称为
3、[1,2]实物逆向工程。逆向工程技术能快速建立新产品的数据化模型,大大缩短新产品研发周期,提高企业生产效率。CATIA(Computer2graphicsAidedThree2dimensionalInterativeApplication)是法国Dassault公司开发的大型应用软件,该软件在曲面设计、实体造型等方面具有独特的优势,它广泛应用于航空航天工业、汽车制造业等大量涉及到复杂外形设计的工作领域内。目前,我国的制造业存在着产品自主开发能力低;产品设计手段落后;产品开发周期长等不足之处。本文正是基于此现状研究CATIA在逆向工程中的应用。1 逆向工程工作流程逆向工程的工作过程可用图1来表
4、示。逆向工程有两个主要研究内容:样件表面数字化,即样件表面数据采集;曲面重构。1.1 数字化方法与技术实物零件的表面数字化就是通过特定的测量设备和测量方法获取零件表面离散点的几何坐标数据。一般来说,三维表面数据采集方法可分为接触式和非接触式数据采集两大类。[3]接触式包括基于力-变形原理的触发式和连续扫描式数据采集;非接触式主要有激光三角测量[3]法、激光测距法、光干涉法、结构光学法、图像分析法等。随着工业CT技术的发展,断层扫描技术也在逆向工程中取得了应用。在接触式和非接触式测量中,三坐标测量机是广泛应用的测量设备。1.2 数据处理逆向工程的目标是根据离散的数据点集构造出分段、光滑的CAD模
5、型,因此模型重建技术即成为逆向工程的关键技术。产品外形数据是通过坐标测量机获取的,一般不能直接用来生成曲面,要经过以基金项目:河南省高等学校先进制造技术重点学科开放实验室基金资助项目作者简介:胡爱军(1974-),男,河南博爱人,硕士生;谢金法(1964-),男,江苏宜兴人,副教授,博士,研究方向为汽车现代设计方法,空气动力学.收稿日期:2004-02-11©1995-2006TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.第3期胡爱军等:CATIA在逆向工程技术中的应用·59·[3]下几个步骤的处理:(1)数据预处理。在获取产品外形数
6、据的过程中,不可避免的会引入数据误差,尤其是在尖锐边和产品边界附近测量数据时,测量数据中的坏点可能使该点及其周围的曲面片偏离原曲面。因此,要对所获得的数据点进行坏点剔除、数据插补、数据平滑等处理,使数据点符合后续曲面造型工作的要求。(2)数据分割。在造型之前还要进行的数据分割是根据组成实物外形曲面的子曲面的类型,将属于同一子曲面类型的数据成组,这样全部数据将划分成代表不同曲面类型的数据域,为后续的曲面模型重[3]建提供方便。数据分割方法分为基于测量的分割和自动分割两种方法。基于测量的分割是在测量过程中操作人员根据实物的外形特征,将外形曲面划分成不同的子曲面并对曲面的轮廓、孔、槽边界、表面脊线等
7、特征进行标记,在此基础上进行路径规划,这样不同的曲面特征数据将保存在不同的文件中,输入CAD软件时,可以实现对不同数据类型的分层处理及显示,为造型提供极大的方便。自动分割方法有基于边和基于面两种基本方法:基于边的方法首先是从数据点集中,根据组成曲面片的边界轮廓特征、两个曲面片之间的相交、过渡特征,以及形状表面曲面片之间存在的棱线或脊线特征,确定出相同类型曲面片的边界点,实现数据分割;基于面的技术是
