基于UG的快速逆向工程技术.pdf

1 9 基于U G 的快速逆向工程技术 吴家福。2 ( 1 贵州大学机械学院，贵州贵阳5 5 0 0 2 5 ；2 贵州电子信息职业技术学院，贵州凯里5 5 6 0 0 0 ) 摘要：基于U G 的快速逆向工程技术利用U G 软件可以导入，1 1 F F 格式图片这一特点，充分利用数码相机这一大众化产品 来获取实物样件图像。利用图片处理软件轻松进行图片处理并把图片格式转化为U G 所能应用的1 1 F F 格式，把7 n F F 格式 图片准确导入U G 软件后，以图片为参考绘制三维模型的过程。 关键词：U G 逆向工程反求工程三维建模 中图分类号：T H l 6 4文献标识码：A文章编号：1 0 0 2 6 8 8 6 ( 2 0 1 1 一1 9 0 3 R a p i dR e v e r s eE n g i n e e r i n gB a s e dO nU G W UJ i a f u A b s t r a c t ：B a s e do nU Gr a p i dr e v e l 脚e 晒n e e r i n gt e c h n o l o g yu s i n gU Gs o f t w a r ec a ni m p o r t ，兀F Ff o r m a ti m a g e st h i so n ec h a r a c t e r - i s t i c ，M a k ef u l lu s eo fd i g i t a lc a P 七r at h i sp o p u l a rp r o d u c t st oo b t a i nr e a ls a m p l ei m a g e 。u s i n gi m a g ep r o c e s s i n gs o f t w a r er e l a x e dd e a l i n g w i t hp i c t u r e sa n dp u tf o r m a ti m a g e si n t oU G 咖a p p l i c a t i o nr 1 1 F Ff o r m a t ，t h e ，1 1 F Ff o r m a ti m a g e sa c c u r a t ei m p o r tU Gs o f t w a r e 。u s i n g p i c t u r e sf o rr e f e r e n c ea f t e r3 Dm o d e lr e n d e r i n gp r o c e s s K e yw o r d s ：U G ；R E ；r e v e r s ee n g i n e e r i n g ；3 Dm o d e l i n g O 前言 随着先进制造技术的发展，C A D C A M 软件综合集成 能力大大加强，S i e m e n sP L MS o f t w a r e 公司的U G 软件是 C A D C A M 技术集大成者，拥有多个功能模块，能完成从 设计到制造等多项工作。逆向工程也叫反求工程( i e v e i s e e n g i n e e f i n g ) ，是根据已有的东西和结果，通过分析来推导 出具体的实现方法。在产品的开发和制造中面对实物样 件时，一般采用逆向的方法获取实物样件的三维模型，进 一步的设计与制造出该产品。逆向工程能在很短时间内 准确地获得实物样件的复制品，加快了产品生产上市周 期，增强了产品竞争力。这一技术因此非常受企业欢迎。 在工程实践中，由于工厂新产品开发的需要，同时为 了克服企业资金困难，利用U G 软件进行快速实用逆向工 程，取得很好效果，采用设备有一台家用数码相机尼康 $ 6 0 0 0 ，一把普通游标卡尺，U GN X 6 0 软件和P h o t o s h o p C S 5 0 软件。下面以遥控器电池后盖逆向反求为例加以 说明这种快速逆向工程。 C S 5 0 中进行处理，处理后 相片达到背景色调一致，实 物样件轮廓清晰，为后面的 处理带来方便。图2 所示 为遥控电池盖三个方向经 过P h o t o s h o p 处理后的相 片。利用W i n d o w s 系统自 图1 带的画图软件打开处理好的相片，另存为t i f 格式。 1 取影2 相片导入 圈2 。，。篓苎鬯雯芝妻物样竺蝥i i 誊挚充，皇空蔓篓1 2 1 导入第一张图片并进行相应处理 景为单色，用尼康$ 6 0 0 0 相机分别从x 、Y 、z 三个互相垂直 一 。 方向对样件进行拍照，要求三个方向上相机到实物样件的打开u G 软件，以h o u s a i 为名创建u G 新文件，再单击“视 拍照距离相等，如图1 所示。将获得的相片在P h o t o s h o p 图”菜单下“可视化”按钮，在下一级菜单中单击“光栅图 万方数据 2 0 _ 磁堪噩l 二曩匿翟睫矗臣I E 夏强 像”，在弹出的“光栅图像”对话框中单击“指定r n 盯图 像”按钮，选择图2 ( c ) 所示图片放于水平面。用游标卡尺 量出电池后盖侧面实际尺寸为4 4m i l l ，在U G 软件中测量 出导入图片中电池后盖侧面尺寸为1 4 3m i l l ，图片宽为2 1 0 m r H ，如图3 。由 于图片中后盖 尺寸与实物尺 寸不L 致，所以 需要在图片导 入时修改高度 值，假定修改后 高度值为戈，那图3 么，改后图片高度值肜当前图片高度= 实物实际高度当 前图片中高度，即x 2 1 0 = 4 4 1 4 3 ，并= 6 4 6 1 5t o n i ，把高度 改为6 4 6 1 5m m 后使得导入的图片上电池后盖尺寸与实 际相同。 2 2 导入另二张图片 以第一张水平图片为准，把坐标系移动到图片左边 中心，并旋转坐标系，使X O Y 面与需要放置图片的面重 合，重复2 1 中插入T I F F 图片步骤进行图片放置，并进行 相片调整，使图 中尺寸与实际 一致，得到三张 互相垂直的图 片集合，如图4 所示。这三张 图片集合相当 于从三个互相 图4 垂直的方向看遥控器后盖的效果。 3 描线建模 3 1 创建草图 分别选取图片所在的平面建立多个草图，分别沿周 边描绘出实物样件轮廓线，需要单独处理的部分一般画成 独立草图。根据需要，在电池后盖的建模中创建了多个草 图，如图5 所示，草图的数量与建模思路有关，但都会利用 到图片的轮廓来构建，是以所拍的图片为参照依据，并边 画边观察好手 中的实物样件， 不断修正图片 中的细微结构， 使绘制出的草 图能用最佳方 法来还原创建 图5 三维模型，使获得的结果最接近于手中实物。 3 2 创建曲面 接下来，利用已有的草图进行零件主要形体的曲面创 建，运用U G 中曲面工具完成。创建曲面的目的是为了获 得主要外形，并进而生成实体。遥控器电池后盖曲面创建 中使用了“直纹”、“扫描”、“曲线网格”等曲面工具，生成 如图6 所示的 后盖曲面。该 曲面只是完成 了遥控器电池 后盖大体形状， 接下来就是利 1 t 6 用该曲面生成实体了。 3 3 创建实体 运用U G 中从曲面成实体命令把主要形体部分实体 创建出来，一些小的结构直接经游标卡尺测量出定形尺寸 与定位尺寸后进行绘制。在电池后盖实体创建中，先把曲 面封闭，然后用“缝合几何体”把曲面变成实体，用“抽壳” 去除不需要的部分，“镜像”后得到完整的后盖主体。接 下来做小结构部分，用游标卡尺测量出电池后盖中倒勾结 构、侧勾结构、电池压筋结构定形尺寸和定位尺寸，一一作 好记录，结合T I F F 图片中相应结构所处位置和形状，画出 各结构，最终结 果如图7 。最 后，反复检查无 误后完成遥控 器电池后盖的 三维建模。 4 结束语 图7 快速逆向工程技术利用U G 软件可以导入1 1 F F 格式 图片这一特点，充分利用数码相机这一大众化产品来获取 实物样件图像，利用图片处理软件轻松进行图片处理并把 图片格式转化为U G 所能应用的n F F 格式，把7 n F F 格式 图片准确导入U G 软件后，以图片为参考绘制三维模型的 过程。这一快速逆向工程技术不需要使用昂贵的三维坐 标扫描仪，不需要运算环境要求很高的点云处理软件，节 省了时间和金钱，特别适合于小企业的产品开发。 利用U G 快速逆向工程技术，可以进行产品外形反 求，对一些精度要求不高的产品特别适用。同时，产品开 发设计人员可以利用这种逆向方法进行新产品设计，具有 快捷、简便和经济性好的效果。经过多次产品开发中应用， ( 下转第2 3 页) 万方数据 旺睫麓裹塑疆凰 2 3 # 2 4 = # 2 4 + # 3 1 N 9 5C 0 0z 0 2 6 ( 否则返回初始平面) E N D I E N D I F N I O G 9 0x 必 Y 拟 ( 移到X Y 彻旺位) N 3 0Z # 1 7 ( 移到参考点R ) N 4 0C 0 1Z 糯 F 牺木0 8 ( 慢速打坑) N S OC O Oz 嚣+ # 1 0 # 4 0 = 糯+ # l O ( 循环变鼍枷初始值为当前点的工 件z 坐标) W H I L E 甥一# 4 0 L T # 1 6 ( 如果还可以进刀一 次) 相O = 槲0 + # 1 6 ( 计算进刀位置) N 6 0C 0 1Z 啪 F 稻 ( 进刀) N 6 5G 0 4P 0 1 ( 暂停) # 4 0 = 0 4 0 + # 1 0 ( 计算退刀位置) N 7 0c 0 0z # 4 0 ( 退刀) N 7 5G 0 4P o 1 ( 暂停) E N D W N 8 0C O lz 锣 ( 进到塑性变形深度) N 8 1 G 0 0Z # 1 7 ( 排屑) N 8 2C , 0 4P 0 1 ( 冷却) N 8 3z 穆+ # 1 0 ( 快进到下刀位) N 8 4C O lz # 2 5 r E # 5 宰1 2 ( 最后一刀快速穿孔) N 8 5C , 0 4P a B s # 1 5 ( 在孔底暂停) I F # 1 1 6 5E Q9 9 ( 如果第1 5 组G 代码模态值为c 9 9 ) N 9 0C O OZ # 1 7 ( 即返回参考点R 平面) E 【S E ( 否则) E N D I t M 9 9 3 结语 用本钻削循环，在前文的钻削参数下，平均可以钻削 3 2 9 m 的通孔，与直接钻穿相比钻头的寿命提高了6 7 。 另外，该编程方法也叮作为其它孔加工循环编程的参考。 注：加丁参数f = O 1 2m r f f r ，H = 1 0 0 0 r r a i t t 孔深9t a r a 试验l o E 钻头： 图6 刀具寿命比较 参考文献 1 袁哲傀金属切削刀具 M 上海：科学技术出版社，1 9 9 2 2 周泽华金属切削原理 M 上海：科学技术出版社。1 9 9 2 3 】昊年美，朱派龙等机械制造工程 M 机械工业出版社，2 0 0 5 作者简介：赵战峰( 1 9 7 7 一) ，男，陕西渭南人，硕士，实验师，从事数 控技禾、模具制造方面教学魔研究。 收稿日期：2 0 1 1 3 2 4 争专 争夺寺十 ， 一- 争夺 - - 争专争争 一夺夺 - 4 - 寺- 夸 专争争夺夺夺夺毒| 争专_ 争争 ，夺夺 ，夺夸 。毒。争辱 ( 上接第2 0 页) 这种逆向反求技术均取得了很好效果，所开发产品得到了 3 刘伟军逆向工程一原理方法夏应用 M 北京：机械工业出版 用户肯定欢迎。 社，2 0 0 9 1 参考文献 【1 凌超U GN X 6 0 逆向设计典型案例详解 M 北京：机械工业出 J 跹社2 0 0 9 I 2 吕小波U GN X 6 曲面追型经典学习手册 M 北京：科学出版 社2 0 0 9 1 0 作者简介：吴家福( 1 9