基于Surfacer软件的曲面造型应用实例

1.数据采样

逆向工程可以划分为三个主要环节：①零件原型的三维模型重构；②基于原型的再设计；③产品制造。零件原型的三维模型重构又可分为数据采集和三维模型重构两个部分，其中物体三维轮廓数据能否准确获取是整个逆向工程的关键所在。目前，国内外在物体三维数据测量方面采用的方法分为接触式和非接触式两种。

接触式测量方法通过传感测量头与样件的接触而记录样件表面的坐标位置。虽然，目前多数采用的接触式测量具有精度高、可靠性强等优点，但其速度慢、磨损测量面、需对探头半径做补偿及无法对软质物体进行精确测量等缺点，使该技术应用受到诸多限制。

非接触式测量方法主要是基于光学、声学、磁学等领域中的基本原理，将一定的物理模拟量通过适当的算法转化为样件表面的坐标点。这种方法的典型应用是三维扫描技术，它是一种立体测量技术。与传统的技术相比，能够完成复杂形体的点、面、形的三维测量，能进行高精度的快速无接触测量。本实例采用非接触式线激光扫描，如图6-31所示。该方法具有精度高，速度快，对工件无磨损，易装夹，易操作等优点，可广泛应用于汽车、摩托车、电子通信、玩具、工艺品等行业。

图6-31　用激光扫描仪获取数据

2.数据处理

无论是接触式还是非接触式，在测量设备获取工件的外形点群数据后，技术人员首先面临的就是点数据的处理，点数据的处理可分为点数据的坐标定位、数据杂点的删除、数据的噪声滤除、排序、平滑化及筛减、利用特征搜寻功能找出曲面的趋势或特征、切割出需要的点云或剖面点数据。产品获取的工件外形点群如图6-32所示。从点数据的处理开始要选择CAD软件，本产品实例的处理采用Surfacer软件。点数据处理后如图6-33所示。

图6-32　工件外形点群

图6-33　处理后的工件外形点群

3.造型设计(https://www.xing528.com)

造型设计是根据造型方法分析零件，从点云中选择曲面造型所需要的点，构造曲面框架。通过一系列拉伸、旋转、扫描、混合等曲面构成方式及融合、剪裁等操作生成零件的曲面模型，经过外形修饰后，生成实体模型。

曲面造型是逆向工程中最关键的技术。目前常用的手段有两种：一是用CopyCAD软件由点云直接生成三角曲面（STL模型），利用三角曲面模型进行NC加工编程；二是用Surfacer软件由点云生成NURBS曲面模型，进行模具设计和加工。

本例中，我们选择Surfacer软件进行产品的曲面造型。Surfacer软件可读取大量的原始坐标点资料，并能对大量的点数据进行处理。由于通常逆向建模是外观曲面，因此需要多种检测曲面品质的工具，或是建模特征数据的快速撷取。而Surfacer也具备了这些功能。另外在文件读取方面，Surfacer能处理的格式繁多，能与多种CAD/CAM软件通过IGES格式来交换。

用Surfacer处理后产品如图6-34所示，构建曲面后输出成igs或vda格式，在专业的CAD软件（如UG、Pro/E等）中进行编辑。图6-35为在Pro/E中外型修饰后的产品图。

图6-34　Surfacer构建的曲面图

4.模具设计与加工

由零件的实体模型，设置收缩率及脱模斜度，利用Pro/E软件的模具设计等模块，可很快建立型腔、浇道、冷却水道等特征，从而得到所需的模具。图6-36为产品吹塑模具的型腔模。

图6-35　在Pro/E中修饰后的产品图

图6-36　产品的型腔模

利用CAM软件设置切削参数，可进行数控加工模拟并获得加工模具零件的NC程序，传输给数控机床便可进行模具零件的加工。