香水瓶的CopyCAD逆向反求应用

　　本文介绍了香水瓶的CopyCAD逆向反求应用相关内容。

　　在当今的市场经济的瞬息万变的环境下，能否快速地生产出合乎市场要求的产品就成为企业成败的关键，而往往我们都会遇到这样的难题，就是客户给你的只有一个实物样品或手板模型，没有二维工程图纸或三维的CAD数据，工程人员没法得到准确的尺寸，制造模具就更无从谈起。另外一方面，随着测量技术的不断发展和对产品检测要求的提高，测量机也广泛地用于企业的质量检测部门。逆向工程成为满足这一需求的利器。

　　逆向工程(Reverse Engineering)也称反求工程，是指用一定的测量手段对实物或模型进行数据采集，根据测量数据进行计算机三维模型重建过程的总称。逆向工程的基本准则，逆向(反求)处理结果的保型性(几何模型的精度)是最基本、最主要的要求。逆向工程系统对3D模型处理便捷性是另一个非常重要的内容。与传统的设计制造方法不同，逆向工程是在没有设计图纸或图纸不完整，而有样品的情况下，利用激光、照相仪或CMM设备来测量样品表面数据或轮廓外形，加以点数据处理、三角片实体创建、三维实体模型重构，然后通过CAM系统进行数控编程，直至利用CNC加工机床或快速成型机来制造产品。

　　CopyCAD是英国DELCAM公司的逆向工程模块，是世界上最优秀的逆向工程软件之一。它可接受来自三座标测量机后激光扫描仪等的数据，快速编辑数字化数据，快速创建出高质量、复杂的表面。该系统能完全控制表面边界的选择，自动形成符合规定公差的平滑、多面块曲面，并能很好的保证相邻表面之间相切的连续性。CopyCAD可以同时输出三角片和曲面，是一双输出系统，成功地解决了逆向工程烦琐、耗时的问题，可节省时间70%-90% 为汽车行业。塑胶工业等领域开辟出快速逆向的新道路。下面笔者利用给一家客户做的香水瓶的过程，介绍一下使用CopyCAD的使用技巧和经验。

　　把采集的香水瓶的点云数据读入到CopyCAD中，然后利用无序扫描三角化向导生成高精度的三角片数据。CopyCAD支持多种测量机的数据格式，包括ASCII、G-代码、CMM、Iges、雷尼绍MOD文件、3D Scanner文件、激光扫描数据、STL等等。CopyCAD提供了多种由点生成高精度三角片实体模型的方式，这些点可以是由单向有序平行扫描、多向有序平行扫描、闭合有序平行扫描、无序点扫描等等生成的。三角片实体模型可以读入到Delcam的另外的一个模块，支持2轴到5轴的专业加工软件PowerMILL中直接进行数控编程。

图1香波瓶的点云数据

　　利用CopyCAD中的整理三角形的高级功能对该香水瓶的局部粗糙的三角片进行精细处理，整理三角形的功能按公差增加额外的三角形到模型中，并保证增加的三角形与相邻的三角形保持切矢连续关系。如下图，香水瓶局部的三角形整理后更精细了。

　　利用CopyCAD中的交互三角形的高级功能对该香水瓶的局部位置进行光顺和修磨。交互三角形功能中也提供了一擦除工具，可以擦除任何已发生的改变。如下图，局部有缺陷的位置经光顺和修磨后表面质量大大提高。

　　利用CopyCAD中的摹仿变形三角形的高级功能对该香水瓶的尺寸进行修改。摹仿变形功能可以通过旋转、移动、或缩放指定区域的方法来变换模型的一个指定区域，此新功能在实际工作中有很多地方都可用到，从压缩或扩展区域到凹陷和反弹补偿，都可以通过修改一个区域并调配连接其余模型的其它区域来实现。

　　特征线的提取和曲面的构造。特征线的提取是整个曲面重构的关键，根据该模型的特点，可以利用CopyCAD提供的强大的构造线的功能来提取。CopyCAD可以利用模型的外轮廓生成特征线，可以由不连续的边缘生成特征线、可以由任意点生成特征线等等。利用生成的特征线，使用CopyCAD中的曲面造型向导构建出香水瓶的曲面(如下图)，CopyCAD也提供了Surface模块，集成了设计软件的曲面造型和曲面编辑功能，利用特征线直接来构造曲面，并可以对曲面进行光顺、倒角等等。

图6 最终的香水瓶的全图

　　在CopyCAD中创建完香水瓶的曲面模型后，用CopyCAD的误差分析功能，比较分析重构的三维模型和扫描的点云之间的偏差。通过用彩色云图将差异显现出来，很直观地就可以了解到曲面与点云之间的差异值。

　　逆向工程技术在产品研究开发中是一项开拓性、实用性和综合性很强的技术。采用CopyCAD的逆向工程技术，不仅能够快速得到实物的精确数字模型的复制品，而且还可以进一步修改并生成新的数学模型和产品工程图，从而使产品的消化吸收和二次开发工作准确快捷。使用CopyCAD，不但缩短了我们的产品开发周期，而且大大提高了产品创新的成功率。