逆向工程在球形蓋檢測(cè)中的應(yīng)用研究

楊帆 蔣瑞騏 馬夢(mèng)雪 吳冬

摘 要：本文根據(jù)自有設(shè)備情況選用公司三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)作為數(shù)字化設(shè)備，在對(duì)球形蓋曲面進(jìn)行分柝的基礎(chǔ)上，提出了適合它們的采樣測(cè)量方法，以期提高測(cè)量效率和測(cè)量數(shù)據(jù)的有效性，根據(jù)這種測(cè)量方法編制了三坐標(biāo)自動(dòng)測(cè)量程序，實(shí)現(xiàn)了曲面的數(shù)字化，從而形成點(diǎn)云。

關(guān)鍵詞：球形蓋；逆向工程；三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)

1 逆向工程簡(jiǎn)介

“逆向工程”也稱逆向技術(shù)。廣義的逆向工程包括工藝逆向、軟件逆向和材料逆向.其中機(jī)械制造中的逆向工程概念是從軟件工程中發(fā)展而來(lái)的，本質(zhì)上逆向工程是一種產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)再現(xiàn)的過(guò)程，就是對(duì)一個(gè)目標(biāo)產(chǎn)品進(jìn)行逆向分析，從而得到該產(chǎn)品的處理流程、組織結(jié)構(gòu)、技術(shù)規(guī)格等設(shè)計(jì)要素，通過(guò)這些參數(shù)以制作出功能相近，但又不完全一樣的產(chǎn)品。在三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)逆向工程定義：將實(shí)物變?yōu)镃AD模型相關(guān)的數(shù)字化技術(shù)，幾何模型重建技術(shù)以及產(chǎn)品制造技術(shù)。

2 檢測(cè)方案及參數(shù)的確定

2.1 檢測(cè)設(shè)備配置

檢測(cè)設(shè)備配置如下表1所示，三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)是一種高精密的測(cè)量?jī)x器。它可以對(duì)工件的尺寸和形狀進(jìn)行精密檢測(cè)，從而完成零件檢測(cè)、外形測(cè)量、過(guò)程控制等任務(wù)。三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是：（1）實(shí)用性強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)空間坐標(biāo)點(diǎn)的測(cè)量；（2）測(cè)量精度高可靠強(qiáng)；（3）可方便的進(jìn)行數(shù)據(jù)處理以及過(guò)程控制。因此運(yùn)用它可以對(duì)生產(chǎn)的質(zhì)量進(jìn)行控制和指導(dǎo)，并成為生產(chǎn)過(guò)程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。

檢測(cè)所用設(shè)備

設(shè)備名稱 型號(hào) 生產(chǎn)廠家

三坐標(biāo)測(cè)量機(jī) MMZ 202030 德國(guó)蔡司ZEISS

2.2 參數(shù)及檢測(cè)的方案確定

根據(jù)球形蓋實(shí)物（圖1-1）的實(shí)際情況和球形蓋圖紙（圖1-2）要求制定檢測(cè)方案。

由球形蓋圖紙得到要測(cè)量的曲面的參數(shù)為： 。

其中原點(diǎn)為橢圓的中心，需要測(cè)量的曲線為Z∈[-357.5，0]的曲面。由圖紙已知實(shí)物與標(biāo)準(zhǔn)模型的偏差要求在±2mm，所以在標(biāo)準(zhǔn)曲面上每一點(diǎn)沿著它的法線方向有±2mm的公差帶。因?yàn)槿鴺?biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)量的局限性，無(wú)法掃描整個(gè)Z∈[-357.5，0]橢球面，我們制定了檢測(cè)方案：通過(guò)原點(diǎn)和（X軸-Y軸）面對(duì)球形蓋進(jìn)行了8等份， 這8等份面和橢球面相交使我們得到了8條曲線，分別按照它們等份時(shí)的角度記為0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°、315°8條曲線。我們?cè)偻ㄟ^(guò)測(cè)試實(shí)物中這8條曲線（每條曲線采集100個(gè)點(diǎn)）和標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行對(duì)比看是否在±2mm的公差帶范圍之內(nèi)，從而判斷球形蓋是否合格。

2.3 應(yīng)用UG建立模型

根據(jù)球形蓋曲面的參數(shù)和圖紙要求，在UG軟件中畫出0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°、315°8條曲線（圖2-1、2-2）。

把UG軟件中建立好的模型導(dǎo)入CMM三坐標(biāo)軟件中，因?yàn)閁G中的X-Y-Z坐標(biāo)軸中的原點(diǎn)并不實(shí)際存在，所以我們?nèi)D紙中Z為-357.5處的面作為三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)Z軸坐標(biāo)方向以及Z軸的零點(diǎn)，取圖紙中Z為-357.5直徑為910mm的圓的圓心為X軸和Y軸的零點(diǎn)。

3 運(yùn)行CMM三坐標(biāo)軟件

通過(guò)手動(dòng)采點(diǎn)法，采取模型的基準(zhǔn)面和圓心點(diǎn)，從而確定被測(cè)實(shí)物的坐標(biāo)位置。然后自動(dòng)運(yùn)行三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)進(jìn)行測(cè)量。

4 結(jié)論

測(cè)量結(jié)果表明，球形蓋8條曲線其中0°曲線有少量點(diǎn)在±2mm的公差帶范圍外，其他7條曲線均在±2mm的公差帶范圍內(nèi)。

本文以球形蓋為例，將逆向工程技術(shù)應(yīng)用于復(fù)雜曲面的造型設(shè)計(jì)和數(shù)字化檢測(cè)中。并對(duì)以后研究或檢測(cè)其他復(fù)雜曲面零件逆向工程提供了關(guān)鍵技術(shù)支持。

參考文獻(xiàn)：

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[2]胡林.空間復(fù)雜曲面逆向工程的理論及實(shí)踐研究[Z].2007.

[3]陳焱.逆向工程在曲面零件設(shè)計(jì)與檢測(cè)中的應(yīng)用研究[Z].2007.

作者簡(jiǎn)介：楊帆（1989-），男，江蘇揚(yáng)州人，本科，助理工藝師。