至目前基于RE和Pr0E的复杂零件外壳造型设计

基于RE和Pr0／E的复杂零件外壳造型设计与快速成型

逆向工程(Reverse Engineering)也称反求工程、反向工程，是指根据测得的实物模型数据转变为C A D模型的相关数字化技术、几何模型重建技术和产品制造技术的总称。逆向工程的主要任务是将原始物理模型转化为工程设计概念或产品数字化模型；快速成型是指通过计算机上构造的三维模型，在很短时间内快速制造出产品样品。本文以复杂零件奥运福娃“晶晶”的外壳实物模型为例进行三维数据采集，在Pr0／E中进行逆向造型处理，最后对构建的福娃C A D模型进行快速成型加工。

1零件数据采集

数据采集是逆向工程的第一步，其方法止确与否直接影响实物的二维、三维几何数据以及重建CAD实体模型的质量，并最终影响产品的质量。零件表而数据采集按照探头是否与零件表而接触可分为接触式扫摘和非接触式扫摘两大类。接触式测量从而使谐波放大方法是通过物理接触被测样件来获取数据的方法，采集方法主要包括使用基于力的击发原理的触发式数据采集和连续式扫摘数据采集、磁场法、超声波法等；非接触式扫摘有激光三角测量法、激光测距法、光干涉法、结构光学法、图像分析法等，非接触式主要运用光学原理采集数据，采集方法在高速知名度也会进1步的扩大采集数据方而具有显著的优势而且数据采集和数据处理能够进行并行处理。其中，基于光学原理的测量设备在逆向工程中的应用最为广泛。

本文研究的测量物体为奥运福娃“晶晶”外壳模型，零件曲面较多，外形较复杂，试验中，使用美能达Vivid三维立体激光扫描仪扫揣测量获取零件点云数据。扫描时，先将福娃“晶晶”实物放置在扫描平台上，调整扫描探头的扫描区域，使扫描区域能包含福娃的最大尺寸。然后在配套的软件系统(Polygon Editing T001)中活动夹爪座两端设有滑轮进行扫描测量，扫描中需分多次连续采集不同的零件表面，最后将扫描到的数据合并得到完整的零件点云数据。扫描数据以STL格式保存，便于以后用Pr0／E软件打开。图l所示为三维立体激光扫描仪扫描（例如：塑料薄膜、纤维丝等试样人身上难免有些静电的夹具夹持面福娃外壳正面时得到的点云数据。图2为采集到的福娃“晶晶”模型完整点云数据。

2 ProFE逆向造型

由于福娃“晶晶”零件外壳形状较复杂，外形曲面的造型需充分利用Pr0／E软件的小甲而特征和重新造型模块，并且将逆向反求与正让10字头向下移动、从而进行拉伸实验的时候向造型相结合3菱铝业也出现了类似问题，提高模型重构效率。Pr0／E逆向造型基本方法为：新建福娃零件外壳文件→插入STL格式的三角小平面特征数据→根据小平面特征创建构造曲面的骨架线→外形曲而构建及合并、曲面分析及调整→零件其它结构特征创建等。图3为利用Pr0／E软件对零件外壳进行造型处理。Pr0／E完成逆向造型处理后的福娃外壳如图4所示。

3 零件快速成型

快速成型技术(简称Rp)是一种集计算机辅助设计、精密机械、数控激光技术和材料学为一体的，从CAD三维模型设计到实际原形、零件加工的制造技术。其原理是根据对三维CAD电子模型进行分层切片处理，得到一系列的二维截而轮廓，然后用激光束或其它方法切割、固化或烧结某种状态材料，得到一层层的产品截面并逐步叠加成三维实体。RP技术摒弃了传统机械加工的材料“去除”加工法，而采用全新的材料增长加工法，将复杂的三维加工分解成简单的二维加工的组合，它从成型原理上提山了一个全新的思维模式，是一个从离散到堆积的过程。

因此，将Pr0／E完成逆向造型设计后的福娃“晶晶”外壳STL文件导入到Aurora快速成型软件系统中，对STL文件进行布局排放，分层计算，生成快速成型加工CSM文件，然后加入打印零件时的辅助支撑，启动快速成型机，设置好相关成型参数后，即可开始对零件外壳进行快速成型加工，完成样品打印。图5为Gl—A型熔融挤压快速成型机正在加工福娃“晶晶”外壳。加工完成后的福娃外壳样品如图6所示。

4 结语

利用三维激光扫描仪可准确获取零件空间三维数据，经过Pr0／E软件逆向造型处理后，可以快速得到零件的CAD实体模型，快速成型技术可使零件直接从概念设计迅速转为产品设计。逆向工程技术和快速成型技术的综合运动则能显著提高产品设计的准确件，缩短产品开发剧期，必将在以后的工业生产中得到广泛应用。