崔迪

摘 要：三維立體CAD模型的構(gòu)建是逆向工程手工中非常關(guān)鍵的技術(shù)，隨著逆向工程和CAD建模技術(shù)的不斷發(fā)展，在此過程當(dāng)中也形成了商業(yè)化逆向工程CAD建模軟件管理系統(tǒng)。文章針對(duì)當(dāng)前逆向工程CAD建模和相關(guān)系統(tǒng)軟件進(jìn)行了分析與總結(jié)，針對(duì)性運(yùn)用了逆向化工程軟件實(shí)施CAD建模工作，并且對(duì)CAD建模技術(shù)未來發(fā)展方向進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：逆向工程 CAD建模技術(shù) 系統(tǒng)軟件

中圖分類號(hào)：TP391.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）06（a）-0019-02

生產(chǎn)過程當(dāng)中將實(shí)物或者是手工制作出來的模型，轉(zhuǎn)化成為CAD數(shù)據(jù)，通過這種方式可以更加方便快速的形成系統(tǒng)RP、和CAM系統(tǒng)以及產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)等方面進(jìn)行科學(xué)有效的管理，以及進(jìn)一步的優(yōu)化與設(shè)計(jì)。也就是通過樣品—數(shù)據(jù)—產(chǎn)品的一種逆向性思維。這種逆向工程也稱之為反求工程，

1 CAD建模技術(shù)和軟件系統(tǒng)

在創(chuàng)新性設(shè)計(jì)和產(chǎn)品的加工過程當(dāng)中，通過相應(yīng)的數(shù)據(jù)幾何模型的支撐，通過創(chuàng)新性設(shè)計(jì)與加工制造過程當(dāng)中提供的模型，對(duì)其中各個(gè)方面所涉及的工作內(nèi)容進(jìn)行了確認(rèn)，其中運(yùn)用了計(jì)算機(jī)技術(shù)、圖像分析基礎(chǔ)、圖形技術(shù)、幾何體構(gòu)件、數(shù)據(jù)測量以及數(shù)控加工等多個(gè)方面的交叉學(xué)科工程施工，這也是CAD和CAM領(lǐng)域當(dāng)中廣泛關(guān)注的熱點(diǎn)與難點(diǎn)性問題[1]。

產(chǎn)品通常是通過多張曲面圖混合而成的。在CAD模型的建立過程當(dāng)中，通常所包含的步驟可以分為：依照幾個(gè)特點(diǎn)類型的不同，對(duì)其中的云數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的分割，然后在分別對(duì)其中各個(gè)曲面上的點(diǎn)位進(jìn)行擬合，最后通過在曲面上的線條的相交、裁剪以及倒圓等方式，將其中多個(gè)方面的曲面有效的連接到一起，進(jìn)而形成了一個(gè)完整的整體，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了CAD模型的建立。根據(jù)曲面類型的不同，自由曲面建模方式上可以具體分為兩種類型：第一種基礎(chǔ)三角形構(gòu)造方法；第二種是非均勻性線條構(gòu)成曲面方法。這兩種方式和方法來重構(gòu)技術(shù)方面都有著不同的地方，同時(shí)在不同的點(diǎn)位上也存在一定的差異性[2]。

三角Bezier曲面在擬合過程當(dāng)中具有構(gòu)造比較靈活，同時(shí)在邊界的適應(yīng)性方面比較良好，對(duì)其中比較復(fù)雜的地形形狀和擬合的方式上具有較強(qiáng)的靈活程度，進(jìn)而在比較散亂的數(shù)據(jù)點(diǎn)位的曲面擬合工作當(dāng)中得到廣泛運(yùn)用，這種方式最適合對(duì)一些避免沒有規(guī)則，同時(shí)形體比較復(fù)雜的物體，尤其是在人臉識(shí)別方面，這種構(gòu)造的方式在曲面形式上會(huì)產(chǎn)生一定的差異，通過對(duì)CAD技術(shù)的有效運(yùn)用，在數(shù)據(jù)系統(tǒng)當(dāng)中相互之間實(shí)現(xiàn)了有效轉(zhuǎn)換，因此，通過這種方式在曲面的形成和轉(zhuǎn)換的工作當(dāng)中，稱之為NURBS曲面。在實(shí)際轉(zhuǎn)換工作當(dāng)中，其中經(jīng)常會(huì)有一些重要的數(shù)據(jù)丟失，進(jìn)而對(duì)轉(zhuǎn)化的結(jié)果產(chǎn)生了一定的誤差。同時(shí)，這種方式還會(huì)針對(duì)曲面修改能力方面以及可操控性比較差等方面的缺點(diǎn)加以完善，這些方面都嚴(yán)重的限制了它在實(shí)際操作過程中的具體運(yùn)用[3]。

在NURBS方式和方法，主要是建立在B樣條的基礎(chǔ)之上，通過該方式可以實(shí)現(xiàn)對(duì)解析幾何與自由曲線和曲面相互之間的有效統(tǒng)一，進(jìn)而成為了當(dāng)前CAD軟件當(dāng)中經(jīng)常使用的轉(zhuǎn)化方式之一。這種類型的曲面可以通過四邊參數(shù)朝著四周進(jìn)行拉伸或者旋轉(zhuǎn)，并且此為主要基礎(chǔ)，形成一套相對(duì)比較完整的曲面延伸，進(jìn)而產(chǎn)生了曲面延伸、求交、裁減、變換、拼接及光順等相關(guān)算法。但是，通過這種方式所測量出來的數(shù)據(jù)要求不是非常精確，通過對(duì)光順曲面的分析之后，對(duì)其中存在的大規(guī)模的數(shù)據(jù)曲面進(jìn)行了模型重建工作。

2 逆向工程中的CAD建模技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例

通過在Imageware中建立汽車表面曲面模型的工作當(dāng)中。首先，通過在Imageware云數(shù)據(jù)的處理功能方面，建立起特征線路，對(duì)其中的運(yùn)輸局點(diǎn)位實(shí)施有效的分割，如圖1所示。然后，再運(yùn)用Imageware所具備的表面功能，依照特征曲線與分割片上的點(diǎn)位進(jìn)行分析和處理，所建立起來的構(gòu)件如圖2所示。

通過對(duì)運(yùn)用Imageware和Pro/E構(gòu)造線處理工作當(dāng)中，對(duì)其中的逆向性建模實(shí)例進(jìn)行了展示：圖3是一個(gè)自行車車座點(diǎn)位的云數(shù)據(jù)顯示圖；圖4是Imageware當(dāng)中所運(yùn)用到相關(guān)云處理功能的界面特征曲線表示圖。通過其中對(duì)不同截面所形成的取現(xiàn)作為其中的邊界部分，同時(shí)在相鄰的曲面上，對(duì)公共連接部分進(jìn)行有效設(shè)置，并且對(duì)Pro/E曲線構(gòu)造過程中的曲面圖模型進(jìn)行了分析。

通過對(duì)Imageware和Pro/E相互結(jié)合的方式，實(shí)施逆向性建模思維方式，不但可以充分運(yùn)用Imageware來處理其中的一些大型云數(shù)據(jù)，同時(shí)可以通過運(yùn)用Pro/E的參數(shù)化曲面造型設(shè)計(jì)，在最大程度上提升了逆向建模的工作效率。

3 結(jié)語

在逆向性工程中的CAD建模技術(shù)所涉及到的領(lǐng)域非常廣泛，其中在理論和方式方法上，對(duì)三維物體進(jìn)行識(shí)別和理解，對(duì)工程設(shè)計(jì)和產(chǎn)品生產(chǎn)等方面都有著非常重要的現(xiàn)實(shí)意義，加大技術(shù)研發(fā)力度，對(duì)我國各種產(chǎn)業(yè)的發(fā)展都有積極促進(jìn)作用。

參考文獻(xiàn)

[1] 宋忠輝.基于掃描的輪胎花紋逆向建模方法及系統(tǒng)開發(fā)研究[D].合肥工業(yè)大學(xué)，2017.

[2] 吳淑芳.基于CAD/CAE快速響應(yīng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)GBESO法拓?fù)鋬?yōu)化及模型重構(gòu)研究[D].中北大學(xué)，2014.

[3] 趙文迪，劉靜華，梁建宏，等.淺析水空跨介質(zhì)航行器仿生設(shè)計(jì)研究中的CAD技術(shù)應(yīng)用[J].圖學(xué)學(xué)報(bào)，2014，（2）：243-249.