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基于Geomagic和NX的逆向建模技术研究与应用

2018/1/8    来源:互联网    作者:李小明      
关键字:逆向建模  参数化  Geomagic Studio  NX  
针对传统逆向建模技术创建的模型精度质量不高,不易后期编辑的问题,提出一种采用Geomagic和NX相结合的参数化逆向建模方法。本文阐述了新方法的具体逆向流程及建模质量评价,最后进行实例验证应用,为产品逆向建模再设计提供思路和方法减少产品研发周期。

    在产品设计或者再设计的过程中,逆向工程技术用的越来越多,目前市场上有很多成熟的正向设计和逆向设计软件,比如典型的三维设计软件有NX,CreoCATIA,Solidworks等,专业的逆向设计软件有Geomagic,Imageware等,但这类软件往往各有侧重,解决问题比较单一,逆向工程的目的在于产品的创新,而不是简单的三维复制,其设计优势在于复杂自由曲面的设订和点云的强大处理功能,基于此在逆向处理过程中采用任何单一的正向设计软件或者单一的逆向设计软件均不能满足其现代复杂产品快速、准确的开发要求,必须寻求一种新的逆向设计建模方案。

1 传统逆向建模技术

    传统逆向建模技术分为两大类,一类是采用商业化的CADCAM系统中集成的逆向功能模块,比如NX中的“点云”功能,遵循由点构线,线构面,面构体的一般原则,在NX软件中导人大量点云数据时读取速度慢且操作复杂,前期处理非常不便,优势在于后期曲面重构时可以使用参数化建模,使得构建的曲面在后处理或者CAM中具有良好的可编辑性,逆向功能较弱;另一类是采用专业的逆向工程软件Geomagic等,遵循点处理到多边形面片处理,再到曲面重构的原则,其优点在于支持多种测量设备的文件格式的读取和转换、海量“点云”数据的预处理、智能化NURBS曲面构建等,但通过曲率探测、轮廓线探测以及手绘等方式创建基本的曲面片等操作,最后得到理想的NURBS曲面在后期处理中不易修改编辑,没有实现参数化建模,因此这两种传统的单一的逆向建模方法均不可取。

    Geomagic中的逆向建模流程和NX中的逆向建模流程如图l所示。

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    图1 逆向工程流程

2 新逆向建模方案

    针对传统逆向建模技术弊端,提出采用Geomagic和NX相结合使用的逆向建模方案,即先利用Geomagic对海量点云数据进行前期处理,包括点阶段和多面片布局,构建出构造模型曲面的网格骨架曲线,再将其导人NX中,利用NX中强大的曲面构建命令Though curve mesh、Though curves、Rule、Swept等重构曲面。基于NX和Geomagic的快速参数化逆向建模流程如图2所示。

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    图2 Geomagic和NX的快速参数化逆向建模流程

3 实例应用

3.1 曲面模型构建

    以人体模型曲面重构为例,以手持式人像扫描仪采集的点云为基础,根据李小明在基于Geomagic Studio的人体建模研究与3D打印成型一文实践中得出的人体模型曲面重构时的曲面片布局图,如图3所示。将在Geomagic形状阶段中通过手绘方式获取的精确曲面格栅网格曲线保存为能被NX识别的IGES格式。栅格网格曲线也可以通过探测曲率和探测轮廓线两种方法获得。

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    图3 人体曲面重构时的曲面片布局图和网格曲线

责任编辑:张纯子
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