基于掃描點云的模型修改技術(ThinkDesign的AMD和CMD功能)

時間:2011-02-26 10:04:19 來源:

　　本文探討了基于掃描點云的模型修改技術(ThinkDesign的AMD和CMD功能)相關內(nèi)容。

　　引言

　　ThinkDesign1979年誕生于意大利的Think3公司，是一款可以自由發(fā)揮你的創(chuàng)造力和想象力的超現(xiàn)代造型設計軟件。它擁有全球領先的混合建模核心技術和獨有的全局形狀建模技術(Global Shape Modeling，簡稱GSM)。GSM是一個快速創(chuàng)建和修改的工具，用戶在設計的任何階段都可以迅速準確的進行設計修改，而不必重新建模。

　　基于GSM功能，ThinkDesign推出了一種基于掃描點云的模型修改技術-AMD&CMD技術，筆者經(jīng)過一段時間的學習和應用，在此將其功能做個簡單介紹。

　　基于測量點云的曲面自適應修改(AMD: Adaption On Measured Data)

　　計算機輔助設計在新產(chǎn)品設計中得到了廣泛的應用，設計師借助3D輔助設計軟件來設計、渲染一個虛擬的3D數(shù)字模型。但是，往往在數(shù)字環(huán)境下看起來很好的產(chǎn)品放到實際環(huán)境中時，就不是那么回事了，為了保證數(shù)字模型和物理模型尺寸的一致，新產(chǎn)品的典型設計流程包括下面幾個階段：

新產(chǎn)品典型設計流程

圖1 新產(chǎn)品典型設計流程

　　從圖1可以看出，物理樣機仍然是產(chǎn)品研發(fā)過程中非常重要的一個環(huán)節(jié)，數(shù)字和物理環(huán)境之間需要彼此交互，即數(shù)字模型常常需要根據(jù)物理樣機的修改而修改。以往我們常常采用逆向的方式來重新構建3D模型，其逆向過程使修改變得困難和修改周期長。

　　3D數(shù)字模型如何快速根據(jù)物理樣機的改變而改變，這就是AMD的功能，它解決了根據(jù)相似物理模型建立數(shù)字模型的問題。物理模型通過機械加工或手工修改后，測量其外形，原來的3D模型就可以基于測量的點云來變形，且保持數(shù)字模型的質(zhì)量。

需要修改的曲面和物理模型的掃描點云網(wǎng)格

圖2 需要修改的曲面和物理模型的掃描點云網(wǎng)格

　　通過圖2所示，我們可以看出輪眉的物理模型已經(jīng)做了修改，那么相應的數(shù)字模型得重新構建。這里我們可以采用AMD的功能自動去識別曲面與網(wǎng)格之間的變形量，然后采用GSM Replicate功能將此變形量應用到需要修改的曲面上去，圖3是GSM Replicate的修改界面，從中我們可以看出GSM Replicate在修改過程中可以設置變形量的比率值，并可以動態(tài)查看曲面的變化過程與檢查曲面的變化質(zhì)量。

采用GSM Replicate功能修改曲面

圖3 采用GSM Replicate功能修改曲面

　　基于測量點云的回彈補償修改(CMD:Compensation On Measure Data)

　　回彈是板料沖壓成形過程中一種常見、但又很難解決的現(xiàn)象。通常，企業(yè)前期采用CAE分析來預防回彈，后期根據(jù)試模數(shù)據(jù)來修改回彈。這兩種方法都存在一個耗時費力的問題，那就是如何快速的根據(jù)CAE的數(shù)據(jù)或試模的數(shù)據(jù)來快速修改模具型面。

沖壓產(chǎn)品典型設計制造流程

圖4 沖壓產(chǎn)品典型設計制造流程

　　Compensator是基于GSM技術開發(fā)的用于進行板料回彈補償?shù)腃AD工具，它提供了上述兩種問題的解決方法。在實際應用中，由于新材料特性不確定等因素導致CAE的分析常常與實際沖壓結(jié)果不一致，基于這個原因，think3與BMW合作，推出了一種基于測量點云的回彈補償修改功能—CMD.

CMD回彈補償功能圖示

圖5 CMD回彈補償功能圖示

　　CMD除了可以基于FEM(Finite Element Method)的數(shù)據(jù)外，還可以基于測量的數(shù)據(jù)來做回彈補償，通過自動計算曲面與點云網(wǎng)格之間的變形量，然后采用GSM Replicate功能將此變形量應用到需要修改的曲面上去。下面通過B_Pillar 的回彈修改過程來簡單介紹CMD的應用。

　　第一步：掃描實際沖壓件，對齊點云與將要修改的曲面，將掃面點云網(wǎng)格化處理。

點云網(wǎng)格化處理