摘要:分析了逆向工程中自由曲面的反求过程,对接触式和非接触式测量方法进行了比较。针对工程实际应用的要求,提出了一种精度可控、测量过程能够自动进行的数字化方法,在此基础上,完成了实物的曲面重构,并获取了实物样件的CAD 模型.

关键字:三坐标测量机、三坐标测量、自由曲面、逆向工程、CMM

2.应用实例
    偏转线圈是显像管中的重要组成零件,经常需要根据已有的线圈来进行绕制模具的设计加工。最初的偏转线圈可以参考同类显像管上的,也可以通过实验,在测试各方面功能的基础上反复修改形成。总之,目的就是要在这些最初的偏转线圈模型基础上通过建立偏转线圈的CAD 模型进一步进行绕制模具的设计,这是一个典型的从零件原形出发的逆向工程过程.

图4 　偏转线圈的区域划分　         　　　　图5 　重构测量的偏转线圈曲面

图6 　曲面延拓a 　　　　　　　图7 　曲面延拓b 　　　　　　　图8 　曲面延拓c

    根据上面提出的迭代数字化方法以及检测点的采样策略对偏转线圈进行测量,实现偏转线圈表面的数字化。在这个过程中外曲面得到5052个点的数据值,内曲面得到5696 个点的数据值.在实现了零件的数字化之后首先对数据点云进行区域划分,如图4 所示。偏转线圈所有表面测量完成后(如图5 所示),需要对未表示出的曲面边缘部分通过延拓方法得到,图6～图8 为边界延拓后的曲面。精确边界可通过边界投影的测量方法得出边界投影线,进一步通过对边界曲线按投影方向进行拉伸得到拉伸曲面,该曲面对延拓后的曲面进行裁剪得到完整的被测曲面,如图7、图8 所示。对偏转线圈的其它部分进行同样的测量,得到最终的拟合曲面,通过对这些曲面进行求交、缝合等操作,最后得到图9 所示的偏转线圈CAD 模型.

3.结束语

    本文对逆向工程中自由曲面的测量进行了研究,提出了在用CMM 作为数字化设备时,可首先通过手动测量的方法建立起被测曲面近似的测头半径长度的法向等距面,在此基础上利用曲面和其法向等距面在对应点处具有相同法向的性质以及CMM 的自动搜索功能,通过在法向等距面上进一步取点来指导CMM 进行自动测量,从而实现了测量过程的自动化,而且数字化精度可由迭代的次数控制,最终的数字化精度可以达到CMM 本身的测量精度.