電蚊香的逆向設(shè)計

靳峰峰 屈科科 樊則坤

摘 要：電蚊香使用范圍越來越廣，而產(chǎn)品外觀是企業(yè)競爭的關(guān)鍵。運用逆向設(shè)計方法：獲取電蚊香外觀點云數(shù)據(jù)、點云處理、逆向建模獲取電蚊香外觀，縮短了產(chǎn)品設(shè)計周期。

關(guān)鍵詞：點云數(shù)據(jù);逆向建模;電蚊香

中圖分類號：V223.2??????? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2020.07.018

Reverse Design of Electric Mosquito Coil

Jin Fengfeng，Qu Keke，F(xiàn)an Zekun

（Jiyuan Vocational and Technical College，Jiyuan 45900，China）

Abstract： The use of electric mosquito coils was getting wider and wider， and product appearance was the key to enterprise competition. Using reverse design method： Obtained point cloud data of electric mosquito coil appearance， processed point cloud，obtained electric mosquito coil appearance by reversing modeling? ，could short product design cycle

Keywords： point cloud data; inverse modeling; electric mosquito coil

0 引言

隨著科技發(fā)展，電蚊香逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)的蚊香。目前，我國電蚊廠家眾多，相互之間競爭激烈。電蚊香原理基本相同，而核心競爭力在電蚊香外形。電蚊香外形具有非標(biāo)準(zhǔn)曲面，適合運用逆向設(shè)計方法快速獲取新產(chǎn)品外形的CAD模型，從而縮短新產(chǎn)品設(shè)計周期。

1 逆向工程設(shè)計流程

逆向工程設(shè)計的一般流程分為三個階段：

采集點云數(shù)據(jù)：運用數(shù)據(jù)測量設(shè)備獲取實物模型表面點云;

點云處理：運用相關(guān)技術(shù)手段，消除多余的點，獲取比較整齊的點云，并多邊形化;

逆向建模：利用處理好的數(shù)據(jù)，在逆向工程軟件中進(jìn)行曲面重構(gòu)和曲面拼接，獲得原有產(chǎn)品的3D模型。

2 電蚊香外形逆向設(shè)計

市場上銷售的電蚊香產(chǎn)品較多。針對圖1所示蚊香外形進(jìn)行逆向設(shè)計，此電蚊香外形具有以下特點：（1）自由曲面多，實物模型用正向設(shè)計軟件很難建立模型;（2）表面啞光，容易貼定位標(biāo)點;（3）尺寸適中，方便快速采集數(shù)據(jù);（4）電蚊香本身精度不高。

掃描前對電蚊香進(jìn)行噴粉和粘貼標(biāo)志點處理如圖1所示。噴粉可增強(qiáng)模型表面的反射效果，使物品表面產(chǎn)生漫反射。著色劑要均勻、厚薄適中。標(biāo)志點是模型空間定位和表面數(shù)據(jù)拼接主要依據(jù)。系統(tǒng)無法識別標(biāo)志點自身的表面情況，默認(rèn)以平面的形式填空，因此標(biāo)志點不能貼在零件特征處和曲率變化大的位置。貼標(biāo)志點距離一般是8～20 cm，原則是在平面或者曲率變化較小的位置貼較少的標(biāo)志點，在特征多的位置或者曲率變化較大的位置貼較多的標(biāo)志點，標(biāo)志點越零亂掃描效果越好。

2.1 獲取點云數(shù)據(jù)

利用win3DD單目三維掃描儀獲取點云數(shù)據(jù)。新建一個工程，將電蚊香架置轉(zhuǎn)盤上，確定轉(zhuǎn)盤和電蚊香在十字中間，設(shè)置三維掃描儀對比度、亮度、曝光度，如圖2所示。分層掃描后，將點云數(shù)據(jù)拼接合成整體點云如圖3所示。

2.2 點云數(shù)據(jù)處理

點云處理的階段劃分與產(chǎn)品復(fù)雜程度和建模要求有關(guān)。本產(chǎn)品點云處理分為兩個階段：點階段和多邊形階段。

2.2.1 點階段

點階段是運用一系列技術(shù)將獲取點云數(shù)據(jù)變成完整的理想的點云數(shù)據(jù)。主要是對產(chǎn)品的點云數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，將其處理為整齊、有序、簡單的點云數(shù)據(jù)。處理操作包括將點云著色、選擇非連接項、去除體外弧點、刪除非連接點云、減少噪音等技術(shù)操作，并封裝成多邊形。

2.2.2 多邊形階段

多邊形階段的主要作用是對多邊形網(wǎng)格數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化處理，獲得理想的三角面片網(wǎng)格，提高后續(xù)的建模質(zhì)量。主要操作包括去除流線、修補(bǔ)邊界、刪除釘狀物、填充孔、去除特征、數(shù)據(jù)保存。保存數(shù)據(jù)處理后的數(shù)據(jù)如圖4所示。

2.3 逆向建摸

對質(zhì)量要求不高的產(chǎn)品，比如工藝品可以直接制造。產(chǎn)品質(zhì)量要求高的時候，需要進(jìn)一步進(jìn)行逆向建模，獲取3D模型，方便設(shè)計師對產(chǎn)品進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計，獲取更好的產(chǎn)品。

逆向建模主要作用是運用二維和三維技術(shù)進(jìn)行草繪和編輯。通過相關(guān)工具，在二維或者三維模式生成草圖，在三維模式下生成實體或者曲面。基本步驟：對齊坐標(biāo)系，將掃描坐標(biāo)系和建模軟件坐標(biāo)系對齊，方便建模、劃分領(lǐng)域。產(chǎn)品建模，運用軟件的相關(guān)命令建立響應(yīng)特征。建模后模型外形如圖5a，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖5b所示。

3 結(jié)論

通過運用逆向設(shè)計方法，設(shè)計出了電蚊香，大大縮短產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)周期，提高電蚊香設(shè)計效率，為其他相關(guān)產(chǎn)品的設(shè)計提供方法參考。

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