逆向工程实务应用及探讨.doc

逆向工程实务应用及探讨概论 就逆向工程的角度而言，曲面模型重建是最重要，也最繁杂的一环，因为最后要完成模型的加工，需要的是平滑的曲面模型或是由良好的点群所产生的三角网格，所以点数据的处理以及曲面的构建方式，编修与分析功能的健全，为逆向工程曲面模型重建相当重要的一部份。在逆向工程计划的执行上，首先应了解客户需求，并对自己建构模型时所需着重的部分有一通盘的了解。后续承接的工作是什么？各种不同领域的应用，则其模型建构的处理上也大不相同，如动画用与工业用，其精度上的要求必然大不相同。甚至同为工业用的产品，随着产品种类的不同，对精度与曲面品质的要求亦大不相同。所以在计划执行之前，对于后续客户的需求，必须了解。必须要达到的精度要求及其可能性为何？一般来说，可能产生的误差包括量测时造成的误差，及曲面建构时，点资料与曲面间的误差。各种产品需要达到的精度标准各有不同，配合件的要求较高，不需配合的模型则有较宽松的精度需求，然而这些都必须于计划执行前与客户做好沟通，以确保任务的成功。必须要达到的曲面品质，如平滑程度与连续性等为何？以逆向工程的经验来说，精度与高品质的曲面是一直以来所追求的两大目标，但在大多数的情况下，这两个需求是互相冲突的，试想如果一个曲面与点群数据完全密合，那么该曲面必然是有许多的波动(除非该点群本身就是非常平滑的)，也因此，必须在这两大条件中作折衷与抉择，在大部分的情况下，只要误差没超过容许范围，客户的要求会以高品质的曲面为重。阶数与连续性？曲面的连续性大致可分为位置连续、切线连续与曲率连续。一般来说，切线连续已能符合大多数工业上的需求。曲率连续则是属于较特殊的产品如镜面、车灯等的需求。C0-称为0阶或位置连续。表示曲面间或曲线间仅有边界上相接的关系。这种相接的关系可能形成一个尖锐的边界。C1-称为1阶或切线连续。表示曲面间或曲线间的连续处有相同的切线角度。切线连续已能符合大多数工业上的需求。C2-称为2阶或曲率连续。表示曲面间或曲线间的连续处有相同的曲率。曲率连续的曲面较不易建构，一般用于镜面、车灯等特殊产品。自由曲线与曲面之数学模型由于CAD/CAM系统快速的发展，各种自由曲线与自由曲面的理论因蕴而生，如Bezier、B-Spline、NURBS等。对复合曲线（composite curve）而言，Bezier、B-Spline 曲线适合处理较平坦的数据点。对于不平坦的数据点，曲面则会有局部平坦（local flatness）或扭结（kinks）的现象。相较于Bezier、B-Spline曲线，NURBS（Non-Uniform Rational B-Spline）曲线则对于不平坦的数据点有较好的处理结果。另外，对一般曲线而言，曲线的阶次愈大，易产生振荡现象(oscillation)而不易控制，且计算上将更形复杂。因此一般而言，三阶(cubic)曲线是较常应用的曲线阶次，且已满足大部份的应用。逆向工程应用实例-鞋楦将鞋楦数字化的过程中，由于没有切确的尺寸，故非常适合逆向工程方式建构数字实体模型。本例使用硬件：3D雷射扫瞄仪 - 智泰科技LSH600软件：点数据处理 - 智泰科技Digisurf高阶CAD 美商优擎Unigraphics步骤一：使用3D雷射扫瞄仪取得鞋楦点资料。（3Dfamily LSH600）步骤二：利用点数据处理软件Digisurf粹取所需曲线步骤三：将曲线汇入高阶CAD（UG），并连接曲线步骤四：将曲线平滑化（smooth）步骤五：利用平滑化后曲线建构曲面（UG：Through Curve Mash）步骤六：鞋楦底部变化较小，故可使用UG云点建面的功能取得所需步骤七：取得鞋楦所有曲面后，再加以延伸、修剪、长出实体，即完成鞋楦之数字实体模型。建议不论何种形式的扫描机，都是量测设备的一种，采用合适且效益价格比高的产品才是最聪明的选择。四轴雷射扫描机是经过评估被认为最适合高尔夫球业，3C家电设计，汽机车零件的一种机型，就算需要超大型的扫描，只要花数千元去委外扫描即可，依照八二法则来看，无须将百分之八十的资金投资在百分之二十，甚至更低的用途上，增加企业成本的负担。建立工程人