基于数码图片特征的产品建模和快速制造

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1、基于数码图片特征的产品建模和快速制造

2、第1...传统的产品设计制造一般首先由造型设计师开始，根据产品要求和构思做出草图，或者由设计师根据实物原型构思，通过石膏模型来反求原物，经过不断的修改完成原型设计，然后结构工程师确定出产品的结构设计，根据消费市场需要，制作不同比例的原型，最后进行模具的制造，以便使产品能够大量生产。然而在许多情况下，并没有实物模型，也没有产品的图纸，而只有数码图片，该图片可能是产品原创造型的设计，或者可能含有产品设计的重要特征。在此情况下，如果能够根据数码图片信息使产品模型化，

3、甚至开发出相应的模具，将是产品原创设计制造的一个简单有效方案。在本文中首先介绍了一种基于数码图片的产品CAD设计方法，在虚拟的计算机环境中(本文中使用的设计环境是Pro/Engineer三维造型软件)对产品进行三维造型，使数据图片的二维特征生成具有关键设计信息的三维模型，然后将该模型数据输人到快速成型机中，就可以很快制造出产品的原型，用于设计评价或者市场调研，对于单件产品也可以经过后期处理后直接成为最终的产品。制作出的快速原型如果能够结合其他制造工艺还可以做出不同类型的快速模具，用于批量生产。本文

4、中采用SLA快速原型和硅橡胶制模工艺快速制造出了硅橡胶模具，可以用于真空注型产品的小批量制造。1基于数码图片特征和Pro/Engineer环境的产品快速建模在互联网或者图片库，甚至自己拍摄的数码照片中，往往有一些信息会激发产品设计或者制造者的灵感，将其中的部分特征运用到产品中。但是数码图片是二维平面的，而产品模型往往是三维的，如果将二维平面特征用到三维的产品建模中，需要将所需要的特征提取出来，根据设计需求修改后体现在三维CAD设计中，这个过程是通过CAD设计软件来完成的。在本文中采用Pro/Eng

5、ineer软件。PRO/Engineer是美国PTC公司的产品，具有强大的实体建模、装配、工程分析等功能，模块众多，特别适合于各类产品的三维设计。广泛应用于电子、通讯、机械、模具、工业设计、汽车、航天、家电、玩具等各行业，特别是在模具设计和制造行业中，已广泛利用其强大的造型功能，准确完整地表达和描述模具的复杂曲面和实体造型。在本文中使用该软件进行图片关键特征的提取及其三维模型生成。以一个图片实例介绍产品建模的过程，如图l所示。图片中龙的造型非常有特色，想要根据此龙的造型制作桌面工艺品。首先需要在图

6、片中提取龙的特征曲线，并且进行修改.然后生成三维模型，最后添加部分特征完成产品设计。从图1中可以看到产品造型比较复杂，有着不规则的外形，并且其表面多为曲面。用一般的拉伸、旋转命令是很难做到的，如果在ISDX下制作那些曲面的话，就可以相对容易地达到理想的效果。基于数码图片特征的产品建模过程如图2所示。首先根据PRO/E提供的眼踪草绘功能获取一些重要的点，他们带有图形的特征信息，再通过这些点做曲线，然后通过曲线来构件曲面，最后生成实体。其设计思路为点→线→面→实体。设计步骤为:(1)进人PRO/E环境

7、后，首先建立一个"零件"(.PRT)文件。(2)打开下拉式菜单Insert-Style进入造型特征，然后点选TraceSketch，即跟踪草绘功能。在TraceSketch对话框中可以看见三个选项，即三个不同的视图，这表明ProlE可以提供至少从三个视图对图片提取轮廓信息。选择Front面当作底面，并选取所需的图片铺在底面上以进行描绘，为了使图片更加清晰，可以在属性栏(Properties)中将Translate设置为零。在图片的左右两边各有一条黄钱，移动此钱可以选择所需要的图片尺寸的大小，同样可

8、以调节上下区域的高度，当调节好图片的位置后，我们就开始对图l中龙的轮廓线进行绘制。(3)点选Front面作为基准面，此面上就会出现网格，也就是表示此面为活动平面。改选左下角为Plannar，开始平面曲线的绘制，为了使做出来的原型更加精确，可以放大图片。沿着图形的轮廓选取若干个点，通过曲线将这些点连接，即可得到所需图形的大概轮廓。同时值得注意的是，为了得到质量好的曲线，点的数量尽量少取。其命令为Settheactivedatumplane-Fronr-CreateCures-Planar。当轮廓线描

9、绘完毕后，如果对其中的某些部分不满意，可以通过Curveedit来编辑曲线，并可同时配合曲率图修改，直到满意为止。提取并修改后的特征曲线如图3a所示。(4)由于轮廓曲线还是平面图形，而需要得到三维实体模型以用于产品制造，因此需要将此特征曲线根据产品设计需要进行三维实体化。先做一个基准面，使之平行于Front面，两面间距适当即可，选择需要的特征曲线段，将其投影到新建的基准面上。其操作如下:点下落曲线一点引伸曲面(即Front面)一点刚产生的曲面(即DTMI)-选DTMI为下落方向一点