copycad 在逆向工程中的应用

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1、CopyCAD在逆向工程中的应用

2、第1作为一种先进的产品设计手段，目前逆向工程在我国受到越来越多的企业的重视，逆向技术应用也越来越广泛被关注起来。逆向工程技术(ReverseEngineering)的工程概念是：通过对已有产品模型进行三维数字化扫描，来获取产品模型的表面轮廓的点云数据，将点云数据通过专业软件进行处理，最终形成三维数学模型，用于产品的重新设计及数控加工以及结构分析。它不同于我们通常的由二维草图设计到三维立体模型设计再到加工或快速成型的设计思路，所以它是一种基于实体而没有数学模型的设计方法。逆向工程广泛的应用于航空航天、汽车、机械、电子电器及模

3、具、玩具、医学、制鞋等各行各业，其应用主要在以下几个方面：1.新零件的设计，主要用于产品的改型或仿型设计。2.已有零件的复制，再现原产品的设计意图，进行数据管理和存档。3.从已有产品零件直接快速生成STL模型，用于快速成型(RPM)或模具设计。4.数字化模型的检测，变形分析、有限元分析等，以及进行与原设计模型的比较。5.损坏或磨损零件的还原和修复。然而作为种新兴的技术，许多企业对逆向工程并不了解，认为只要有三维测量或扫描设备，有通用的CAD软件就可以进行逆向工作了。其实这是不够的，在逆向工程的应用过程有许多是其他普通逆向软件和CAD软件无法实现的难点，逆向

4、工作必须有专业的逆向软件和工艺知识才能很好的完成这一项复杂的工作。专业逆向软件相对于普通软件的优势在于：1.对测量数据进行优化和编辑的能力：因为有许多测量设备可以提供扫描工作，所以要求逆向软件具备能够读入绝大多数设备所生成的不同的点云数据格式能力。同时由于点云的数量是非常巨大的，往往有几十万到上千万、甚至上亿的点需要处理，这就需要逆向软件对于这样数量巨大的点云数据具有高效的运算、编辑能力。具备在保证曲面质量的前提下优化减少点云数目、剔出坏点的功能。同时由于待测模型不同的几何构造以及采用不同的设备、达到不同的测量目的，决定了测量过程和测量方法的不同。这就需要

5、逆向软件能够具备针对这些不同能分类处理的能力。2.对三角模型进行优化和编辑的能力：由于测量设备精度不高、测量数据质量不高、测量模型有缺陷或损伤等种种原因，往往会造成生成的STL模型会有许多破洞和缺陷，这就需要逆向软件具备强大的STL模型的编辑和优化的处理能力，能在设计公差允许的范围内修补、光顺三角面片。同时还应具备对STL模型进行布尔运算和设计造型，生成符合设计的STL模型，从而不必要转换成曲面模型才能进行模具设计或被其他CAM软件读入才能进行加工的问题，因为这将极大地增加工作量，降低工作效率。3.曲面生成光顺使用困难、技巧性强：由于逆向的产品往往是比较复

6、杂的产品，曲面构造复杂，往往需要生成以B-Spline或NURBS曲面为基础的曲面，同时需要进行多个曲面的剪裁、缝合、圆角过渡、光顺等编辑操作，所以对于曲面生成和光顺的能力要求严格，而多数逆向软件只能将点云处理成曲线，然后转换到其他CAD软件中用曲线构面的方式生成曲面，这样生成方式单一，工作量大，遇到形体复杂的产品工作极为繁琐，还容易造成较大变形，这使得曲面的生成很大程度上依赖于工程师的经验。4.与其它软件系统集成困难：由于许多CAD/CAM软件没有逆向的功能，而常见的逆向软件不具有强大的曲面编辑能力以及装配、出工程图的功能，所以必须要将逆向软件和cad软

7、件结合使用才能完成逆向工作，但这就需要在逆向过程中频繁将用不同的数据格式在不同的软件进行相互转换，这样必然会造成数据文件中特征的丢失，甚至可能会数据文件的损坏，同时还使得工作更加繁琐，降低工作效率。针对上述问题，DELCAM公司提供了一个完整专业逆向工程解决方案。DELCAM是世界著名的CAD/CAM软件供应商，旗下五大软件：Po软件的解决方案参见下图：首先是通过测量设备或扫描设备对现有的三维模型进行扫描得到点云数据，读入到Copycad中。在Copycad中一方面可以生成三角面片的STL模型，通过输出STL模型到快速成型设备中进行快速成型，或输出到PoI

8、LL进行数控加工。另一方面可以在Copycad生成曲面，输出到PowerSHAPE进行三维设计，进行装配、模具设计和出二维工程图。同时在Copycad还可以与原型三维CAD模型进行比较分析，输出误差分析报告。比较设计生产过程中存在的缺陷和变形情况。作为世界上著名的逆向软件，CopyCAD进行逆向的工作过程中具备下面几个方面的特点：1.处理点云数据：CopyCAD具有友好的输入输出接口，支持多种格式的点云数据读入。除了通用的ASCII、IGES和NC等标准格式，还针对不同的扫描设备提供专用数据格式。对于输入的点云数据，CopyCAD针对不同的测量设备和测量方

9、式提供多种点云的编辑优化方式，可以对点云数据进行重新排序和移动、旋