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逆向工程在激光内雕中的应用研究

2017/12/22    来源:互联网    作者:杨林丰  赖涌丹  罗伟健  鄢然      
关键字:逆向工程  Geomagic studio  激光雕刻  挖土机模型  
激光内雕作品具有很高的艺术价值,针对具有复杂曲面的激光内雕作品设计难度较高,逆向工程技术在复杂曲面建模方面速度快的特点,开展逆向工程技术在激光内雕中的应用研究。以玩具挖土机为例,使用手持式激光扫描仪和Geomagic studio逆向软件进行模型设计,运用激光内雕软件LaserImage2007、LaserControl2007进行模型的点云处理和控制激光内雕机进行模型加工。研究结果表明,将逆向工程和激光内雕加工结合起来进行激光内雕作品加工的方法是可行的。

    形状处理阶段是逆向处理过程的最后阶段,主要有精确曲面和参数曲面两种方式。考虑到精确曲面处理方法中格栅处理功能可以使得曲面生成相对均匀的网格模型,且网格数量可调,因此,采用精确曲面的方法进行形状处理。主要包括轮廓线处理、曲面片处理、栅格处理、NURBS曲面处理技术,将多变形模型转化为曲面模型(图5) ,比多边形处理后的效果更加平滑,完成后的模型以*.dxf格式存储,作为激光内雕的模型源文件。

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3 激光内雕加工

3.1 设备简介

    使用武汉立德激光有限公司生产的LD EG602A -air型振镜式激光内雕机(图6) 。该设备采用波长为532 nm的Nd:YAG 激光器,最大雕刻范围刺0 mmx85 mm,雕刻速度在80000点~120000点/min之间。提供Laserlmage2007、LaserControl2007、LaserPhoto2007三个软件,用于将2D/3D 图形进行点运化处理及控制内雕机进行作品加工,可以对人造水晶、玻璃进行内雕。

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    图6 激光内雕机

3.2 激光内雕作品的点云化处理

    由于激光内雕加工是采用分层加工的方式完成,尽管在Geomagic studio环境下,可以生成点云文件,但无法保证点云的均勻性,会造成点云层数过多,影响加工效率。此外,点云密度过高,会在水晶内部产生裂纹,影响加工效果。在LaserImage2007环境下,导人*.dxf格式文件,选择水晶材料规格50mmx80mmx50mm,设置模型比例参数以保证模型尺寸小于材料尺寸,选取最小点距0.1mm和层距值0.12mm,所有参数设置好后,使用点云化命令“cloud”,将模型点云化处理(图7 ) ,并存储为*.clo格式。

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    图7 点云处理后的挖土机模型

3.3 激光内雕作品的加工

    将水晶放人工作台并进行定位,设置好激光内雕机加工参数,将*.clo格式文件导人Lasercontiol 2007激光内雕机控制软件中,执行雕刻命令就可以进行作品加工,加工好的作品如图8所示。观察加工后的水晶模型,视觉效果较好,达到了预期目标。

4 结语

    传统的激光内雕作品设计往往采用正向设计的方式完成,对于具有复杂曲面的模型建模存在一定困难。鉴于逆向工程技术具有曲面重构功能,可以快速获得实物的CAD模型,提高模型设计速度。挖土机模型的逆向处理和激光内雕加工表明,采用逆向的方法所设计的模型可以用于激光内雕作品的加工,为激光内雕作品的制造提供了一条有效途径。

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    图8 激光内雕后的挖土机模型

责任编辑:张纯子
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