基于三坐标测量机的曲面逆向工程研究

　　0　引言

　　在产品开发和制造过程中,已广泛使用计算机几何造型技术,但是仍有许多产品,由于种种原因最初并不是由计算机辅助设计模型描述的,设计和制造者面对的是实物样件。为了适应先进制造技术的发展,需要通过一定途径将实物样件转化为CAD模型,以期利用计算机辅助制造、快速原形制造工具、产品数据管理及计算机集成制造系统等先进技术对其进行处理或管理。目前,与这种从实物样件获取产品数学模型相关的技术,已发展为CAD/CAM系统中的一个相对独立的分支,即“逆向工程”,或称反向工程、反求工程。

　　本文将介绍一种基于某三坐标测量机进行的曲面逆向工程研究,并以Pro/E的Pro/SCANTOOLS为例,简单地展示了应用效果。

　　1　技术路线

　　在本项目中,笔者开发了相关程序模块,利用三坐标测量机采集点云数据;然后利用自行开发的格式转换器将点云数据转换成IGES数据格式;最后利用逆向设计软件处理点云,得到相关的几何型面,用于后续的设计。

　　1·1　点云采集

　　通过触发式数据采集方法,利用EOS544三坐标测量机和MH20i手动测头,在三坐标测量机测量软件W inMeilPlus提供的二次开发平台下,针对不同的情况开发独立点扫描、曲线扫描和曲面扫描3个程序块完成点云采集。

　　1·1·1　硬件条件

　　三坐标测量机是综合利用精密机械、微电子、光栅和激光干涉等先进技术的测量仪器。利用x、y、z3个相互垂直的坐标轴,组成三维参考系,利用导轨上装有的位移测量系统,和装在z轴上的三维电子探头,可在空间各方向对复杂零件如箱体、模具、外壳、发动机零件的尺寸、形状和相互位置,进行高精度和高效率的测量。而且可通过计算机实现整个测量过程和数据处理的程序化。其测量精度高、通用性好,被广泛用于机械制造、电子工业、汽车工业、航空及国防工业等。

　　在本项目中,笔者利用EOS544三坐标测量机配置MH20i手动测头在W inmeilPlus通用测量软件的平台下完成数据采集。

　　1·1·2　点云采集程序模块

　　W inmeilPlus是EOS544三坐标测量机的基本测量和控制软件,它运行于WINDOWS2000之下,软件兼有易用性和灵活性,可应用于手动和自动测量机,并支持单臂和双臂测量配置。W inmeil Plus用户界面友好,采用WINDOWS菜单模式,并具有丰富的编程语言,为用户二次开发和特殊应用编程提供了开放性。编程语言丰富,包括元素测量、数据输出、文件操作、算术计算和逻辑运算。

　　在本项目中,在W inmeilPlus通用测量软件的平台下,利用其自学习功能,开发了独立点扫描、曲线扫描和曲面扫描3个程序块完成点云采集。