米老鼠凸模的逆向设计与数控加工

　　由于米老鼠模型的曲面多且较复杂，又要足够的精度，我们采用的是青岛雷顿公司生产的NC654三坐标测量机，该测量机配有RFNISHAW公司生产的高精度激光扫描测头，可实现平面自动扫描和360°自动旋转扫描，其扫描议差≤0.05mm。利用激光测量系统对直径为25mm的标准球进行标定，使标准球的中心与坐标系原点重合，进行自动标定。

　　cad模具图1引言

　　随着计算机技术的发展，CAD（ComputerAidedDesign）技术已成为产品设计人员进行研究开发的重要工具，其中的三维造型技术已被制造业广泛应用于产品及模具设计、方案评审、自动化加工制造等各个方面。逆向工程（ReverseEngineering）是近年来CAD领域最热门的研究方向之一，作为一种先进的设计方法被引入到新产品的设计开发工作中，以避开艰苦的原始设计阶段，这是一种产品的再设计和超越过程。一般来说，制造者得到的原始资料为实物零件，必须利用逆向技术及CAD／CAM技术，将实物模型为三维CAD模型，在已得的三维模型基础上，利用CAM软件自动编程，生成数控加工代码，最后导入机床中加工出真实产品。以米老鼠凸模的逆向设计与数控加工为例来说明逆向工程技术和数控加工技术在模具设计与制造上的应用。

　　2米老鼠凸模的逆向设计

　　2.1逆向工程

　　逆向工程（ReverseEngineering-RE）也称反求工程，是对产品设计过程的一种描述。逆向工程产品设计可以认为是—个“从有到无”的过程。简单地说，逆向工程产品设计就是根据已经存在的产品模型，反向推出产品设计数据（包括设计图纸或数字模型）的过程。随着计算机技术在制造领域的广泛应用，特别是数字化测量技术的迅猛发展，基于测量数据的产品造型技术成为逆向工程技术关注的主要对象。通过数字化测量设备（如坐标测量机、激光测量设备等）获取的物体表面的空间数据，需要利用逆向工程技术建立产品的三维模型，进而利用CAM系统完成产品的制造。

　　根据逆向工程的原理，米老鼠凸模的逆向设计与数控加工流程图如下：产品样件（米老鼠模型）→数据采集（三坐标测量机激光扫描）→点云处理及曲面重构（Imageware逆向工程软件）→数控编程与加工（mastercam制造系统）→新产品（米老鼠凸模）。

　　2.2数据采集

　　由于米老鼠模型的曲面多且较复杂，又要足够的精度，我们采用的是青岛雷顿公司生产的NC654三坐标测量机，该测量机配有RFNISHAW公司生产的高精度激光扫描测头，可实现平面自动扫描和360°自动旋转扫描，其扫描议差≤0.05mm。利用激光测量系统对直径为25mm的标准球进行标定，使标准球的中心与坐标系原点重合，进行自动标定。在扫描时，重点注意米老鼠模型的耳朵、脸部、眼睛、鼻子、嘴巴等部位的扫描，尽放做到扫描全面，不能有数据丢失。米老鼠模型扫描后的点云，如图1所示。

　　2.3点云处理及曲面重构

　　通常扫描后得到的测量数据是由大量的三维坐标点所组成的点云，可以使用Imageware对点云进行相关的处理，如去掉噪音点、数据插补、点云的重定位整合等，再进行曲面重构，曲面重构可以说是逆向工程的另一个核心及主要的目的，是依据扫描得到的点云数据恢复曲面形状建立CAD数学模型的过程，如阁2所示。

　　Imageware是著名的逆向工程软件，此软件可方便的实现下面几项功能：

　　（1）接受不同来源的扫描资料点的分析与处理。如CMM.Laser，sensors，UItrasound等；

　　（2）快递，准确地将扫描点转换成NURBS曲面；

　　（3）对曲面模型的精度，品质进行评价；

　　（4）对曲线，曲面的形状实现交互修改。在产品的曲面模型重建时，Imageware不需经过建造曲线来构造曲面而是直接由扫描点来直接产生曲面；或采用建立周边曲线再用该边界与其内部的扫描点群来产生曲面；也可以首先在扫描点群中构建NURBS曲线，再由曲线来产生曲面。