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《凸輪自由曲面反求建模技術(shù)》由會員上傳分享,免費在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、學(xué)術(shù)論文RESEARCH凸輪自由曲面反求建模技術(shù)ReverseModelingTechnologyforFreeFormSurfaceofCam西北工業(yè)大學(xué)機電學(xué)院張順琦秦現(xiàn)生鄧瑞君尤向榮【摘要】自由曲面精確建模是凸輪高精度反求的必要前提。針對三坐標(biāo)測量機獲得的自由曲面點云數(shù)據(jù),研究了噪聲點快速有效的去除算法、邊界數(shù)據(jù)及整體數(shù)據(jù)的平滑技術(shù)、點云數(shù)據(jù)的篩選與曲面擴展;最后,結(jié)合VC強大的數(shù)據(jù)處理能力以及UG/Open二次開發(fā)工具,實現(xiàn)大密度點云數(shù)據(jù)在UG環(huán)境中的快速精確建模。經(jīng)驗證,該方法數(shù)據(jù)處理效果
2、明顯,曲面建模效率和精度高。關(guān)鍵詞:反求工程自由曲面UG二次開發(fā)點云數(shù)據(jù)lABSTRACTlModelingfreeformsurfaceaccuratelyisnecessarypreconditionforearnhigh-precisionreverse.Thepointcloudisachievedbymeasuringfreesurfaceviacoordinatemeasuringmachine(CMM).Efficientremovingalgorithmofnoisypoints,s
3、moothingtechnologyofboundarypointsandthewholepoints,filteringofpointcloudandexpandingofthesurfacearefocusedon.Finally,therapidandprecisemodelingofhighdensitypointcloudinUGenvironmentisrealizedbycombiningwithVCdataprocessingandUG/Opensecondarydevelopmen
4、tt001.Themethodistestedtoimprovetheefficiencyandaccuracyoffreeformsurfacemodeling.Keywords:ReverseengineeringFreeformsur-faceUGsecondarydevelopmentPointcloud反求工程技術(shù)是CAD/CAM系統(tǒng)中相對獨立且非常重要的一個分支,包括數(shù)據(jù)測量、曲面建模、CAM建模及數(shù)控加T?,其中曲面建模是反求工程中難度最大也最為重要的關(guān)鍵技術(shù)之一。目前,如UG、Pro
5、/E等三維軟件具有出色的曲面造型功能,但其對原始曲面點云數(shù)據(jù)的預(yù)處理能力很弱,一般都要依賴于第三方軟件進(jìn)行【2】,而且這些三維軟件的反求建模模塊(如UG的pointcloud功能、Pro/E的SCANTOOLS功能等)對于大密度點云數(shù)據(jù)建模效率低。除此之外,市場上還有一些專業(yè)的反求軟件,如美國SDRC公司的Surfacer、英國DELCAM公司的CopyCAD等,但價格昂貴,且功能過于通用,對于特殊情況的點云數(shù)據(jù)無法68航空制造技術(shù)·2010年第11期按特定要求處理。為解決上述矛盾,浙江大學(xué)研發(fā)了基
6、于三角Bezier曲面插值理論的反求建模CAD軟件RE—SOFTl3。4】。文獻(xiàn)【5】提出動力數(shù)學(xué)值仿真的網(wǎng)格曲面逼近方法,平均誤差可達(dá)0.001067。本課題以復(fù)雜精密凸輪反求為例,研究利用UG/OpenAPI的強大造型功能以及VC的良好數(shù)據(jù)處理能力,實現(xiàn)自由曲面點云數(shù)據(jù)的快速精確建模。1凸輪工作曲面點云數(shù)據(jù)特點1.1數(shù)據(jù)的獲取數(shù)據(jù)主要通過測量裝置來得到,測量方法直接影響被測物的數(shù)據(jù)描述,最終影響CAD模型的精度16J。目前,用于反求的測量方式主要有3種:接觸式、非接觸式和破壞式17-81。在這i
7、大類中最具代表性的測量方法有三坐標(biāo)法、激光三角法、結(jié)構(gòu)光法、工業(yè)CT法等,其性能比較如表1所示。表1典型測量方式性能比較唧為了保證精密凸輪丁作曲面反求建模的準(zhǔn)確性,必須采用適當(dāng)?shù)臏y量方法來滿足精度要求。由于凸輪曲面小且形狀復(fù)雜,需要對曲面進(jìn)行高密度的采點。經(jīng)過比較分析,選用三坐標(biāo)測量機進(jìn)行測量,并進(jìn)行相應(yīng)的測頭補償處理,局部點云數(shù)據(jù)如圖l所示。1.2數(shù)據(jù)類型由于所用測量方法不同,得到的數(shù)據(jù)點的分布形態(tài)也不同,根據(jù)點與點之間的聯(lián)系可以分為網(wǎng)格狀點云、行列狀點云和散亂點云3種數(shù)據(jù)類型恤’9l,如圖2所示
8、。本文所用數(shù)據(jù)類型為行列狀點云,如圖2(b)所示。RESEARCH學(xué)術(shù)論文圖1凸輪曲面局部點云圖Fig.1Partialpointcloudofcamsurface(a)網(wǎng)格狀點云(b)行列狀點云(c)散亂點云圖2點云數(shù)據(jù)分布形態(tài)嘲Fig.2Distributionpatternsofpointcloud1.3凸輪曲面點云數(shù)據(jù)的特點凸輪反求工程中,曲面CAD建模是關(guān)鍵。在航空航天領(lǐng)域中,常常用精密凸輪控制出油規(guī)律,其T.作曲面多為形狀復(fù)雜的自由曲面,有些凸輪曲面尺寸還