本文介紹了香水瓶的CopyCAD逆向反求應(yīng)用相關(guān)內(nèi)容。

　　在當(dāng)今的市場經(jīng)濟的瞬息萬變的環(huán)境下，能否快速地生產(chǎn)出合乎市場要求的產(chǎn)品就成為企業(yè)成敗的關(guān)鍵，而往往我們都會遇到這樣的難題，就是客戶給你的只有一個實物樣品或手板模型，沒有二維工程圖紙或三維的CAD數(shù)據(jù)，工程人員沒法得到準(zhǔn)確的尺寸，制造模具就更無從談起。另外一方面，隨著測量技術(shù)的不斷發(fā)展和對產(chǎn)品檢測要求的提高，測量機也廣泛地用于企業(yè)的質(zhì)量檢測部門。逆向工程成為滿足這一需求的利器。

　　逆向工程(Reverse Engineering)也稱反求工程，是指用一定的測量手段對實物或模型進行數(shù)據(jù)采集，根據(jù)測量數(shù)據(jù)進行計算機三維模型重建過程的總稱。逆向工程的基本準(zhǔn)則，逆向(反求)處理結(jié)果的保型性(幾何模型的精度)是最基本、最主要的要求。逆向工程系統(tǒng)對3D模型處理便捷性是另一個非常重要的內(nèi)容。與傳統(tǒng)的設(shè)計制造方法不同，逆向工程是在沒有設(shè)計圖紙或圖紙不完整，而有樣品的情況下，利用激光、照相儀或CMM設(shè)備來測量樣品表面數(shù)據(jù)或輪廓外形，加以點數(shù)據(jù)處理、三角片實體創(chuàng)建、三維實體模型重構(gòu)，然后通過CAM系統(tǒng)進行數(shù)控編程，直至利用CNC加工機床或快速成型機來制造產(chǎn)品。

　　CopyCAD是英國DELCAM公司的逆向工程模塊，是世界上最優(yōu)秀的逆向工程軟件之一。它可接受來自三座標(biāo)測量機后激光掃描儀等的數(shù)據(jù)，快速編輯數(shù)字化數(shù)據(jù)，快速創(chuàng)建出高質(zhì)量、復(fù)雜的表面。該系統(tǒng)能完全控制表面邊界的選擇，自動形成符合規(guī)定公差的平滑、多面塊曲面，并能很好的保證相鄰表面之間相切的連續(xù)性。CopyCAD可以同時輸出三角片和曲面，是一雙輸出系統(tǒng)，成功地解決了逆向工程煩瑣、耗時的問題，可節(jié)省時間70%-90% 為汽車行業(yè)。塑膠工業(yè)等領(lǐng)域開辟出快速逆向的新道路。下面筆者利用給一家客戶做的香水瓶的過程，介紹一下使用CopyCAD的使用技巧和經(jīng)驗。

　　把采集的香水瓶的點云數(shù)據(jù)讀入到CopyCAD中，然后利用無序掃描三角化向?qū)筛呔鹊娜瞧瑪?shù)據(jù)。CopyCAD支持多種測量機的數(shù)據(jù)格式，包括ASCII、G-代碼、CMM、Iges、雷尼紹MOD文件、3D Scanner文件、激光掃描數(shù)據(jù)、STL等等。CopyCAD提供了多種由點生成高精度三角片實體模型的方式，這些點可以是由單向有序平行掃描、多向有序平行掃描、閉合有序平行掃描、無序點掃描等等生成的。三角片實體模型可以讀入到Delcam的另外的一個模塊，支持2軸到5軸的專業(yè)加工軟件PowerMILL中直接進行數(shù)控編程。

圖1香波瓶的點云數(shù)據(jù)

　　利用CopyCAD中的整理三角形的高級功能對該香水瓶的局部粗糙的三角片進行精細處理，整理三角形的功能按公差增加額外的三角形到模型中，并保證增加的三角形與相鄰的三角形保持切矢連續(xù)關(guān)系。如下圖，香水瓶局部的三角形整理后更精細了。

　　利用CopyCAD中的交互三角形的高級功能對該香水瓶的局部位置進行光順和修磨。交互三角形功能中也提供了一擦除工具，可以擦除任何已發(fā)生的改變。如下圖，局部有缺陷的位置經(jīng)光順和修磨后表面質(zhì)量大大提高。

　　利用CopyCAD中的摹仿變形三角形的高級功能對該香水瓶的尺寸進行修改。摹仿變形功能可以通過旋轉(zhuǎn)、移動、或縮放指定區(qū)域的方法來變換模型的一個指定區(qū)域，此新功能在實際工作中有很多地方都可用到，從壓縮或擴展區(qū)域到凹陷和反彈補償，都可以通過修改一個區(qū)域并調(diào)配連接其余模型的其它區(qū)域來實現(xiàn)。

　　特征線的提取和曲面的構(gòu)造。特征線的提取是整個曲面重構(gòu)的關(guān)鍵，根據(jù)該模型的特點，可以利用CopyCAD提供的強大的構(gòu)造線的功能來提取。CopyCAD可以利用模型的外輪廓生成特征線，可以由不連續(xù)的邊緣生成特征線、可以由任意點生成特征線等等。利用生成的特征線，使用CopyCAD中的曲面造型向?qū)?gòu)建出香水瓶的曲面(如下圖)，CopyCAD也提供了Surface模塊，集成了設(shè)計軟件的曲面造型和曲面編輯功能，利用特征線直接來構(gòu)造曲面，并可以對曲面進行光順、倒角等等。

圖6 最終的香水瓶的全圖

　　在CopyCAD中創(chuàng)建完香水瓶的曲面模型后，用CopyCAD的誤差分析功能，比較分析重構(gòu)的三維模型和掃描的點云之間的偏差。通過用彩色云圖將差異顯現(xiàn)出來，很直觀地就可以了解到曲面與點云之間的差異值。

　　逆向工程技術(shù)在產(chǎn)品研究開發(fā)中是一項開拓性、實用性和綜合性很強的技術(shù)。采用CopyCAD的逆向工程技術(shù)，不僅能夠快速得到實物的精確數(shù)字模型的復(fù)制品，而且還可以進一步修改并生成新的數(shù)學(xué)模型和產(chǎn)品工程圖，從而使產(chǎn)品的消化吸收和二次開發(fā)工作準(zhǔn)確快捷。使用CopyCAD，不但縮短了我們的產(chǎn)品開發(fā)周期，而且大大提高了產(chǎn)品創(chuàng)新的成功率。