逆向工程在模具制造中应用的设计过程

6.2.6　逆向工程在模具制造中应用的设计过程

普通鼠标的逆向设计过程与具体步骤如下：

1．数据测量

逆向工程包括实物表面三维坐标数据的测量技术（即实物原型的数字化技术）和CAD模型重建两个关键的技术。

原型数字化技术是指通过坐标测量机（Coordinate Measuring Machine，简称CMM）或激光扫描器等测量装置获取零件原型表面点三维坐标值的过程。通过测量实物表面特征点，记录下反映实物外形的特征数据，实现实物模型的数字化离散。一般测量装置仅能获取原型表面点的坐标值（x，y，z），经过特殊设计的测量装置和测头系统还可以获取表面点处原型表面的法矢方向。

激光线扫描法的基本过程为：线激光发生器发出线激光对被扫描实体进行扫描，CCD摄像头采集被测实体表面漫反射图像后将其送入计算机，反求设备图像处理软件对输入的图像进行二值化、细化等处理，然后利用三角测量原理计算Z坐标值并结合X、Y坐标值（X、Y坐标由运动系统提供），生成以一定数据格式存放的密集的数据云，三维CAD重构软件利用此数据云对三维实体图形进行重构。鼠标云图如图6-15所示。

图6-15　鼠标云图

2．几何建模

几何建模是逆向工程的关键，建模的过程也就是对数据进行处理的过程。数据处理的目的是获得输入数据的基本特征信息。其通用的手段主要有数据调整、复制、区域修剪、数据密度修改、数据光顺、噪音去除、尖角保留等，从而得到所需的图形。建立模型的好坏不仅取决于模型对实物形状的拟合程度，也取决于曲面是否光顺以及曲面的连接是否光滑。

曲线和曲面的光顺与否是应该特别注意的问题，一般来讲，满足曲线光顺的条件是：（1）二阶光滑，即曲率连续；（2）曲线不存在多余的拐点；（3）曲率变化比较均匀。

满足曲面光顺的条件是（1）构成曲面的关键曲线光顺（2）曲面的网格线无多余的拐点（3）曲面高斯曲率变化均匀。

建模的手段有两种：一是用CopyCAD软件由点云直接生成三角曲面（STL模型），利用三角曲面模型进行NC加工编程；二是用Surfacer软件由点云生成NURBS曲面模型，进行模具设计和加工。

曲面生成以后，就可以进行模具设计和编程加工。