基于反求工程测量数据的刀具轨迹生成方法的-研究

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1、西南科技大学硕士研究生学位论文第2页现产品实物的反求工程已成为CAD／CAM领域的一个研究热点，并成为反求工程技术应用的主要内容。目前，基于反求工程的自由曲面的制造技术主要有三种方式：1、数字化测量与加工一体化：利用数字化设备进行三维数据的采集，去除测量噪声和冗余数据等处理后，以空间三角形网格或型值点的集合建立型面数字化模型，由此直接生成数控加工程序加工，实现测量与加工技术的一体化，即在同一台数控机床上实现测量、加工的全过程。2、利用CAD／CAM系统生成CAD模型和NC加工程序：三维测量数据经格式转换接口输入CAD／CAM

2、系统，利用CAD／CAM的各项功能生成CAD模型，生成刀具轨迹，设置各项工艺参数，进行仿真模拟和后置处理后，生成NC加工程序。3、从得到的STL格式模型文件进行快速原型制造：三维测量数据输入CAD／CAM系统后，生成CAD模型，转换成STL格式文件输出并用于快速原型制造。然而，此方式受成型材料的限制，目前应用范围仍然较小。1．2反求工程概述1．2．1反求工程原理反求工程Ⅲ乜3(ReverseEngineering，RE)也称逆向工程、反向工程等，它起源于精密测量和质量检验，是设计下游向设计上游反馈信息的回路。它的概念是针对传

3、统的正向工程(ForwardEngineering)提出来的。目前工程领域广泛使用的正向工程∞¨盯方法起始于概念设计，通过CAD系统来实现。在现代设计中，通常还要对产品进行计算机辅助分析(CAE)，分析结果反馈到CAD系统，用于修改模型。在形成最终的产品模型之前，需要经过几次这样的循环，最后通过CAM系统，产生加工的走刀轨迹，再加工出产品。其流程如图1-1所示。工程领域的反求工程的概念是指对存在的复杂实物模型或零件进行高精度的数字化测量，特别是对自由曲线和曲面的测量，对测量数据进行处理后，重构出CAD模型的整个过程。重构的C

4、AD模型可以反映原实物模型或零件的几何特征和其它一些属性，并且可以用于对实物进行分析、修改、制造、检验和创新等多种目的。其流程如图卜2所示。西南科技大学硕士研究生学位论文第3页图1-1正向工程流程图Fig．1—1ForwardEngineeringfIOWchart图1-2反求工程流程图Fig．1_’2ReverseEngineeringfIOWchart反求工程与正向工程的主要区别在于：正向工程是由较高层次的抽象概念设计到具体的物理实现，以获得的实物模型、从概念设计到CAD模型具有一个明确的过程。而反求工程是基于可图片、软

5、件来构造出它的设计模型，整和修改来达到对实物原型的逼近，以满足各种需要。是一个逆向推理的过程‘副。因此，反求工程有两个基本特点：(1)目前运用反求工程进行复制和创新的零件，一般都比较复杂。零件的空间自由曲线和曲面通常难以用常规的方法加以处理。在整个反求工程过程中必须使用计算机辅助测量(CAT)、辅助设计(CAD)、辅助制造(CAM)以及计算机辅助分析(CAE)等先进手段；(2)反求工程应用的关键不仅依赖于计算机辅助技术的各个子模块较好地独立完成各项功能，在很大程度上还取决于各个子模块的信息集成程度。可以说，反求工程是CAT／

6、CAD／CAM／CAE等先进的计算机辅助技术集成应用的一个典型例子，也是计算机集成制造系统(CIMS)中工程设计和制造子系统中的一个重要组成分支。广义的反求工程是消化、吸收先进技术的一系列工作方法的技术组合，西南科技大学硕士研究生学位论文第4页是一门跨学科、跨专业、复杂的系统工程。它包括影像反求、软件反求和实物反求等三方面。目前，大多数关于反求工程的研究主要集中在实物的反求重构上，即产品实物的CAD模型重构和最终产品的制造方面，称为“实物反求工程阳h。这种从实物样件获取产品数学模型并制造得到新产品的相关技术已成为CAD／CA

7、M系统中的一个研究及应用热点，并发展成为一个相对独立的领域。1．2．2反求技术的实际应用现代反求工程技术除广泛应用在上述的汽车工业、航天工业、机械工业、消费性电子产品等几个传统应用领域外，也开始应用于休闲娱乐方面，比如用于立体动画、多媒体虚拟实境、广告动画等；另外在医学科技方面，如人体中的骨头和关节等的复制、假肢制造、人体外形量测、医疗器械制作等也有其应用价值。反求工程能够缩短从设计到制造的周期，是帮助设计者实现并行工程等现代设计概念的一种强有力工具。目前反求工程在航空、汽车、造船、模具、玩具及制鞋工业等领域得到了广泛的应用

8、。主要应用在以下几个方面：1、对零件进行复制。在没有涉及图纸或者设计图纸不完整以及没有CAD模型的情况下，在对零件原型进行测量的基础上，形成零件的设计图纸或CAD模型，并以此为依据生成数控加工的NC代码或快速原型加工所需的数据，复制一个相同的零件。如在引进、消化、吸收国外先进设备的过程中，