三维扫描仪的逆向制造技术

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三维扫描仪的逆向制造技术

2016-03-23 09:58:37  字体：     

摘　要：【摘要】 本文以电话模型为载体，详细阐述了基于Win3DD-L三维扫描仪的逆向设计与制造技术，以及整个逆向设计与制造的具体过程和流程，并且通过对电话模型的逆向设计与制造实例过程，提出了一种全新的逆向设计制造的过程，以及保证逆向设计精度的几点建议和注

关键词：制造技术论文

　　【摘要】本文以电话模型为载体，详细阐述了基于Win3DD-L三维扫描仪的逆向设计与制造技术，以及整个逆向设计与制造的具体过程和流程，并且通过对电话模型的逆向设计与制造实例过程，提出了一种全新的逆向设计制造的过程，以及保证逆向设计精度的几点建议和注意事项，验证了该方法和措施的正确性和可行性。

　　【关键词】三维扫描仪；GeomagicDesignGeomagicStudio逆向；技术

　　1前言

　　随着科学技术的不断发展，，工业产品本身对其设计与制造过程和效率的要求也越来越高，因此，逆向工程技术的运用也就越来越广泛。尤其是在模具制造行业、汽车制造行业、产品的质量检测与修复等方面，逆向工程技术显得更为突出。所以，对基于Win3DD-L三维扫描仪的逆向设计与制造技术的研究是一个重要的课题。逆向过程是一个从产品到产品的设计制造过程，对于基于Win3DD-L三维扫描仪的逆向设计与制造过程就是利用Win3DD-L三维扫描仪，首先对现有产品进行其点云数据的采集；然后再把得到的点云数据进行去除噪音杂点、统一采用等处理，进行三维数字化建模；再利用UG加工进行模拟加工轨迹和编写程序；最后利用数控铣床把产品加工出来。

　　2点云数据采集

　　对电话模型进行点云数据的采集。首先对产品的结构进行分析，分析其结构特征及外形特征，考虑该零部件在三维扫描过程中显像情况；然后对电话模型的表面进行显影处理（即进行喷粉处理），喷粉要十分均匀，颜色不能太深，有特征的地方粉不能过厚；之后进行贴点工作，根据贴点的原则，电话模型的贴点如图1所示。零部件贴完标志点后，应运三维扫描仪对该零部件进行三维扫描，获得其点云数据，如图2所示。在扫描的过程中，应该先扫描定位标点，之后再对工件进行扫描，这样有利于工件正反面的拼接，能有效的保证扫描数据的精度。

　　3点云数据处理

　　对电话模型进行点云数据的后处理。点云数据的处理过程是一个非常重要的过程，因为对于整个电话模型的后期的建模和数控加工都是建立在点云数据的基础之上。首先，将通过扫描仪采集的点云数据导入GeomagicStudio软件中，然后对扫描的初始点云数据进行减少噪音、删除体外孤点、统一采样等处理，最终初始点云数据的处理结果如图3所示。然后，要将处理完的点云数据转化从片体数据，即，要对点云数据进行封装，封装成三角面片，此时电话模型就从点云数据转化成了三角面片。之后再对三角面片进行强度优化、孔填补、删除钉状物等处理，最终导出igs的点云文件，如图4所示。

　　4电话模型的三维数字化建模

　　三维数字化建模是逆向工程技术过程中最为关键的一部分，它把三角面片转化成数学特征实体，得到最终可以加工的数学模型。不同的建模方法、不同的建模过程所得到的数学模型的精度也会完全不同，首先要选择适当的方法建立工件的坐标系，优先选择特征最明显的面或体建立工件坐标系。其次，仔细分析该零部件的结构特征，找出分型线或者基准面，先从整体特征做起，最后再一一完善局部特征。电话模型的三维数字化建模。把得到的igs文件导入到GeomagicDesign软件中，利用该三维建模软件对电话模型进行三维数字化建模。首先导入该igs文件，选择基准平面，建立模型的坐标系，然后在三角面片的基础上先对电话模型的整体特征进行建模，然后再完善其它所有的曲面特征，最终生成电话模型的三维数学模型，如图5所示。

　　5机床加工

　　机床是把三维数学模型转化成产品的工具，它可以实现对数学模型的加工过程。为了降低加工成本以及验证加工方法的可行性，首先对建立好的数学模型进行模拟仿真加工，模拟出实际加工时的刀轨轨迹，仔细检查加工时的刀轨轨迹路线，以保证和提高零部件的加工效率。首先利用UG10.0的加工模块，对电话模型进行刀轨轨迹模拟加工并进行后处理程序编程。导入三维数学模型，该模型需要正反面加工，应用型腔轮廓铣的方法先对工件的正面进行粗加工、后进行精加工、然后半精加工、再精加工、最后进行清根处理，之后再对工件反面进行粗加工、进行精加工、然后半精加工、再精加工、最后进行清根处理，其加工轨迹如图6所示。最终的模拟加工效果图如图7所示。之后根据生成的工件加工轨迹，程序进行后处理，生成该零件的加工程序，然后将该程序导入到XK713型数控机床中，对电话模型进行机床加工，最后加工完成的效果图如图8所示。

　　6结语

　　本文主要阐述分析了基于Win3DD-L三维扫描仪的逆向设计与制造过程，以电话模型的逆向设计制造过程为实例，详细阐述了一种新的逆向设计制造思路和方法，并验证了该思路和方法的正确性和可行性。这种先利用三维扫描采集点云数据；然后再处理点云数据，对其进行三维建模；之后再应运UG对其进行加工程序的编程；最后再利用数控铣床加工出实际产品的从虚拟到实际的产品开发过程，其最大的优点就是大大地缩短了新产品的开发周期，具有一定的研究意义。

　　参考文献：

　　[1]李刚.基于逆向工程的自由曲面重构技术研究[D].济南:山东大学,2009.

　　[2]张甲瑞.基于逆向工程的汽车覆盖件设计与制造[D].重庆:重庆理工大学,2010．

　　[3]李志博.基于逆向工程与快速成型的轮胎花纹块模具制造技术[D].大连:大连理工大学,2013.

　　[4]蔡闯,成思源,杨雪荣,张湘伟.基于GeomagicDesignDirect的截面特征提取与逆向建模[J].组合机床与自动化加工技术,2015.

　　[5]赵毅,王明辉.基于GeomagicStudio的汽车连杆锻件逆向建模技术[J].CAD/CAM与制造业信息化,2007(10).

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