基于Geomagic﹢Studio技術(shù)實(shí)現(xiàn)葉輪重構(gòu).pdf

《基于Geomagic﹢Studio技術(shù)實(shí)現(xiàn)葉輪重構(gòu).pdf》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。

1、基于GeomagicStudio技術(shù)實(shí)現(xiàn)葉輪重構(gòu)ImpellerReconstructionBasedonGeomagicStudio哈爾濱工程大學(xué)工程訓(xùn)練中心謝韶旺劉立巖楊才洪逆向工程技術(shù)已成為現(xiàn)代企業(yè)開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品的一種重要設(shè)計(jì)手段。為了滿(mǎn)足客戶(hù)產(chǎn)品逆向設(shè)計(jì)的要求，對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)思路和技術(shù)實(shí)現(xiàn)途徑也有不同的選擇。模型重構(gòu)途徑及數(shù)據(jù)采集本課題采用專(zhuān)業(yè)技術(shù)軟件及數(shù)據(jù)處理軟件與基于正向的CAX相結(jié)合的途徑來(lái)實(shí)施：先用GeomagicStudio進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，得到精確的多重葉片喉道及節(jié)距分析點(diǎn)云數(shù)據(jù)并截取關(guān)鍵位置曲線(xiàn)，再通過(guò)腳s、Maflab進(jìn)行坐標(biāo)運(yùn)算和數(shù)據(jù)擬合，最后利用U

2、G進(jìn)行模型重構(gòu)，確保了葉輪逆向設(shè)計(jì)精度。采用非接觸測(cè)量方式獲取點(diǎn)云數(shù)據(jù)，使用的設(shè)備是INFINITE關(guān)節(jié)臂式測(cè)量機(jī)。102航空制造技術(shù)·2010年第1明數(shù)據(jù)處理1點(diǎn)云合并由于在掃描過(guò)程中對(duì)不規(guī)則曲面以及曲率大的地方進(jìn)行了多次掃描，所以產(chǎn)生了多塊點(diǎn)云，將各塊點(diǎn)云合并到一起才能進(jìn)行后續(xù)操作。2去除體外孤點(diǎn)在掃描被測(cè)對(duì)象時(shí)，可能會(huì)掃描到一些背景物體(如桌面、墻、固定裝置等)，即在對(duì)象周?chē)赡艽嬖隗w外孤點(diǎn)，這些點(diǎn)無(wú)需保留，必須刪除。3去除噪聲點(diǎn)在掃描過(guò)程中，由于掃描設(shè)備輕微震動(dòng)、掃描校準(zhǔn)不精確或背景及燈光的影響等原因，有可能會(huì)產(chǎn)生一定量的噪聲點(diǎn)，這些噪聲點(diǎn)會(huì)導(dǎo)致重構(gòu)工作產(chǎn)生

3、較大誤差，應(yīng)該在重構(gòu)前做清除處理。4點(diǎn)云取樣點(diǎn)云數(shù)據(jù)過(guò)大使計(jì)算機(jī)在處理點(diǎn)云數(shù)據(jù)時(shí)很慢，這時(shí)需要對(duì)點(diǎn)云進(jìn)行取樣處理，只要保留必要的點(diǎn)云數(shù)據(jù)就可以。5葉片點(diǎn)云分割由于葉輪零件由多片均布的葉片構(gòu)成，故分割其中一片葉片進(jìn)行重構(gòu)，再通過(guò)陣列操作便可得到完整模型。在此從整個(gè)葉輪點(diǎn)云中選擇質(zhì)量較好的一片葉片進(jìn)行分割。6建立坐標(biāo)系為了在多個(gè)軟件之間轉(zhuǎn)換時(shí)基準(zhǔn)的固定和統(tǒng)一，需根據(jù)產(chǎn)品特點(diǎn)建立基準(zhǔn)坐標(biāo)系。以葉輪的頂面點(diǎn)云擬合一個(gè)平面，以中間圓柱狀點(diǎn)云擬合一個(gè)圓柱，以擬合的平面和圓柱的中軸線(xiàn)及其交點(diǎn)建立坐標(biāo)系。此基準(zhǔn)為后面曲線(xiàn)截取提供精準(zhǔn)參考。7封裝并填充孔處理點(diǎn)云處理完畢，進(jìn)行封裝處理

4、，進(jìn)入多邊形階段，在此主要完成填充孔和截取曲線(xiàn)組的工作。首先，進(jìn)行填充孔的操作。然后，進(jìn)行松弛，也就是要對(duì)表面的光潔度進(jìn)行優(yōu)化。對(duì)于局部掃描數(shù)據(jù)質(zhì)量很差，以致封裝時(shí)表面粗糙度特別差的曲面三角片，要用砂紙進(jìn)行局部平滑。8平面截取曲線(xiàn)組為了進(jìn)行模型重構(gòu)，需要在此提取一組曲線(xiàn)組，以便導(dǎo)入到后續(xù)軟件進(jìn)行重構(gòu)工作。以平行于xy平面，沿著z軸負(fù)方向，通過(guò)平面截線(xiàn)命令的操作，以2ram為平面間距，截取一組平行線(xiàn)，對(duì)于頂面曲率變化比較大的地方，以0．5ram為間距截取，以減少擬合誤差。半徑的計(jì)算和曲線(xiàn)的擬合對(duì)于輪轂面和包覆面，對(duì)其各組曲線(xiàn)上的點(diǎn)分別求取其到中軸線(xiàn)的半徑，然后取平均值

5、。在Matlab中通過(guò)sqrt(x)函數(shù)求取半徑，通過(guò)meall(x)函數(shù)求取半徑的平均值。對(duì)于兩側(cè)面，在此需要進(jìn)行曲線(xiàn)的擬合。采用非線(xiàn)性多項(xiàng)式擬合，通過(guò)Polyfit函數(shù)來(lái)求解最／j．,-乘曲線(xiàn)的擬合。Polyfit伍，y，／2)命令中需對(duì)階數(shù)／2進(jìn)行給定。對(duì)于階數(shù)／2的給定，數(shù)值越大越接近真實(shí)的位置，但擬合效果并不一定好，經(jīng)過(guò)幾次試取，最后確定／／取3比較合適。三維模型的重構(gòu)1曲線(xiàn)的重構(gòu)在UG中進(jìn)入建模系統(tǒng)，通過(guò)樣條曲線(xiàn)，選擇前面得到的擬合曲線(xiàn)的坐標(biāo)值，依次生成兩側(cè)面各平面的樣條曲線(xiàn)。在原有GeomagicStudio建立的基準(zhǔn)上依次在各個(gè)曲線(xiàn)層面建立基準(zhǔn)平面，

6、進(jìn)入草圖工作界面，分別以各個(gè)基準(zhǔn)面為基準(zhǔn)，以前面獲得的平均半徑繪制圓，與各個(gè)樣條曲線(xiàn)相交，然后對(duì)樣條曲線(xiàn)及圓進(jìn)行投影、修剪等處理，獲得各個(gè)面的線(xiàn)框。2曲面的重構(gòu)對(duì)于側(cè)面，保留一個(gè)側(cè)面的曲線(xiàn)，隱藏其他曲線(xiàn)，通過(guò)點(diǎn)集一曲線(xiàn)上的百分點(diǎn)選項(xiàng)，分另IJ對(duì)各個(gè)曲線(xiàn)分別按0、20％、40％、60％、80％、100％取點(diǎn)，類(lèi)似于前面的操作，將GeomagicStudio獲得的曲線(xiàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)保存為iges文件，導(dǎo)入到ANSYS中，進(jìn)行坐標(biāo)的提取，并按百分比的不同分別保存為六組的坐標(biāo)值，并保存為．dat格式。再由通過(guò)樣條曲線(xiàn)生成一組曲線(xiàn)，再由“通過(guò)曲線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)”的選項(xiàng)生成側(cè)面，同理生成另一個(gè)側(cè)

7、面；對(duì)于輪轂面和包覆面，以前面得到的平均半徑為x坐標(biāo)，取y坐標(biāo)為零，以各曲線(xiàn)層面的間距累計(jì)值為縱坐標(biāo)，建立一組坐標(biāo)值，生成圓錐曲線(xiàn)，通過(guò)“回轉(zhuǎn)”命令生成輪轂面和包覆面。3最終模型的生成前面已經(jīng)得到一個(gè)一片的各個(gè)面，至此最復(fù)雜的曲面重構(gòu)工作已經(jīng)完成，然后通過(guò)縫合、陣列、修剪、倒角以及添加凸臺(tái)和布爾運(yùn)算等工作，得到葉輪的最終模型。結(jié)束語(yǔ)本課題基于逆向工程軟件Geomagicstudio結(jié)合Ansys、Matlab、UG軟件實(shí)現(xiàn)了技術(shù)集成環(huán)境下的模型重構(gòu)工作，通過(guò)完成葉輪模型重構(gòu)來(lái)說(shuō)明從點(diǎn)云到三維實(shí)體模型每一個(gè)階段控制設(shè)計(jì)精度的可行性。使用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)對(duì)葉輪零件掃描獲