基于层析法的复杂曲面的反求

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1、《电加工与模具》K""L年第$期设计·研究基于层析法的复杂曲面的反求刘松超颜永年祁鹏颜旭东戴向国严双景（清华大学机械工程系，北京!"""#$）摘要：根据产品或零件的实物运用反求工程重构产品或零件的三维模型，可为模具的设计人员提供零件的结构和尺寸信息，进而提高模具设计的效率。层析法能高精度地同时测量物体的内外腔尺寸和结构，特别适合于具有复杂曲面的模型。通过逐层切削扫描，得到物体的层片数据，然后对层片数据三维重构，可以得到物体的三维模型。关键词：层析；反求工程；三维重构；模具设计!"#"$%"&’()’""$)’(*+,-"

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5、确定模具总体结构，然后以此为基础对模具的零有声学、光学、电学的测量方法，包括工业?7、激光部件进行详细设计［!］。但有时一些产品（如具有复扫描法、投影光栅法等。杂曲面形状和内外腔的零部件）并非来自图纸而是接触式测量法通过探头来测量物体上各个点的起源于另外一些产品或实物。那么，设计人员怎样空间位置，进而产生物体的数字化表面。这种方法才能将这些实物信息转化为?J5模型呢？这就必测量速度较慢，且探头不易做成复杂的形状，更不能须用到反求工程技术。测量内部轮廓。非接触式测量法的测量速度快，测反求工程也称为逆向工程，是按照现有零件的

6、量自动化程度高。如激光扫描法测量速度快，测量模型，利用数字化技术及?J5技术重新构造原形精度也很高，但也不能测量具有复杂内外轮廓的物体。工业?7和QRS能够克服这个缺点，但是工业?J5模型的过程。反求工程技术在工业制造、医学、模具设计等领域都有广泛的应用。?7和QRS价格昂贵，且对人体有害。层析法能解决上述的矛盾。它采用“断面剖开反求工程的典型数字化方法分为接触式和非接与断面叠加”的形态学方法，能快速、自动、准确地测收稿日期：K""LM"BM!#量复杂物体的三维形状。首先逐层剖开被测物体，第一作者简介：刘松超，男，!NO

7、P年生，硕士研究生。然后用??5获取断层的二维图像，再用图像处理软—BK—设计·研究《电加工与模具》*442年第.期件叠加成三维信息，即可重建被测物体的三维模型。层析设备$/0"主要有以下几部分组成：主控计算机、数控卡、!3"轴运动平台、切削机构、检测!层析测量的原理机构、扫描机构、排屑机构。层析法就是把被测物体逐层切削扫描，然后对控制方法采用分级控制结构，通过主控计算机切片数据进行三维重构，得到被测物体的三维模向数控卡和扫描机构发送命令，而数控卡负责控制型［"!#］。具体的做法是：把被测物体用封装材料充!3"轴运动机构

8、、切削机构和检测机构；排屑机构满其内外腔，做成测量模块；然后对该测量模块进行单独控制。层析设备的功能模块图如图’所示。机械加工得到一层层的截面，再用$$%或者扫描仪对每层截面拍照，得到零件的截层数据；对截层图片处理后，用三维重构软件重构出被测物体的三维实体模型；最后，利用三维模型通过快速成形的方法生成零件或者生成$&