逆向工程中的CAD建模技術及軟件系統應用

崔迪

摘 要：三維立體CAD模型的構建是逆向工程手工中非常關鍵的技術，隨著逆向工程和CAD建模技術的不斷發展，在此過程當中也形成了商業化逆向工程CAD建模軟件管理系統。文章針對當前逆向工程CAD建模和相關系統軟件進行了分析與總結，針對性運用了逆向化工程軟件實施CAD建模工作，并且對CAD建模技術未來發展方向進行了展望。

關鍵詞：逆向工程 CAD建模技術 系統軟件

中圖分類號：TP391.7 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）06（a）-0019-02

生產過程當中將實物或者是手工制作出來的模型，轉化成為CAD數據，通過這種方式可以更加方便快速的形成系統RP、和CAM系統以及產品數據管理系統等方面進行科學有效的管理，以及進一步的優化與設計。也就是通過樣品—數據—產品的一種逆向性思維。這種逆向工程也稱之為反求工程，

1 CAD建模技術和軟件系統

在創新性設計和產品的加工過程當中，通過相應的數據幾何模型的支撐，通過創新性設計與加工制造過程當中提供的模型，對其中各個方面所涉及的工作內容進行了確認，其中運用了計算機技術、圖像分析基礎、圖形技術、幾何體構件、數據測量以及數控加工等多個方面的交叉學科工程施工，這也是CAD和CAM領域當中廣泛關注的熱點與難點性問題[1]。

產品通常是通過多張曲面圖混合而成的。在CAD模型的建立過程當中，通常所包含的步驟可以分為：依照幾個特點類型的不同，對其中的云數據進行有效的分割，然后在分別對其中各個曲面上的點位進行擬合，最后通過在曲面上的線條的相交、裁剪以及倒圓等方式，將其中多個方面的曲面有效的連接到一起，進而形成了一個完整的整體，進而實現了CAD模型的建立。根據曲面類型的不同，自由曲面建模方式上可以具體分為兩種類型：第一種基礎三角形構造方法；第二種是非均勻性線條構成曲面方法。這兩種方式和方法來重構技術方面都有著不同的地方，同時在不同的點位上也存在一定的差異性[2]。

三角Bezier曲面在擬合過程當中具有構造比較靈活，同時在邊界的適應性方面比較良好，對其中比較復雜的地形形狀和擬合的方式上具有較強的靈活程度，進而在比較散亂的數據點位的曲面擬合工作當中得到廣泛運用，這種方式最適合對一些避免沒有規則，同時形體比較復雜的物體，尤其是在人臉識別方面，這種構造的方式在曲面形式上會產生一定的差異，通過對CAD技術的有效運用，在數據系統當中相互之間實現了有效轉換，因此，通過這種方式在曲面的形成和轉換的工作當中，稱之為NURBS曲面。在實際轉換工作當中，其中經常會有一些重要的數據丟失，進而對轉化的結果產生了一定的誤差。同時，這種方式還會針對曲面修改能力方面以及可操控性比較差等方面的缺點加以完善，這些方面都嚴重的限制了它在實際操作過程中的具體運用[3]。

在NURBS方式和方法，主要是建立在B樣條的基礎之上，通過該方式可以實現對解析幾何與自由曲線和曲面相互之間的有效統一，進而成為了當前CAD軟件當中經常使用的轉化方式之一。這種類型的曲面可以通過四邊參數朝著四周進行拉伸或者旋轉，并且此為主要基礎，形成一套相對比較完整的曲面延伸，進而產生了曲面延伸、求交、裁減、變換、拼接及光順等相關算法。但是，通過這種方式所測量出來的數據要求不是非常精確，通過對光順曲面的分析之后，對其中存在的大規模的數據曲面進行了模型重建工作。

2 逆向工程中的CAD建模技術的應用實例

通過在Imageware中建立汽車表面曲面模型的工作當中。首先，通過在Imageware云數據的處理功能方面，建立起特征線路，對其中的運輸局點位實施有效的分割，如圖1所示。然后，再運用Imageware所具備的表面功能，依照特征曲線與分割片上的點位進行分析和處理，所建立起來的構件如圖2所示。

通過對運用Imageware和Pro/E構造線處理工作當中，對其中的逆向性建模實例進行了展示：圖3是一個自行車車座點位的云數據顯示圖；圖4是Imageware當中所運用到相關云處理功能的界面特征曲線表示圖。通過其中對不同截面所形成的取現作為其中的邊界部分，同時在相鄰的曲面上，對公共連接部分進行有效設置，并且對Pro/E曲線構造過程中的曲面圖模型進行了分析。

通過對Imageware和Pro/E相互結合的方式，實施逆向性建模思維方式，不但可以充分運用Imageware來處理其中的一些大型云數據，同時可以通過運用Pro/E的參數化曲面造型設計，在最大程度上提升了逆向建模的工作效率。

3 結語

在逆向性工程中的CAD建模技術所涉及到的領域非常廣泛，其中在理論和方式方法上，對三維物體進行識別和理解，對工程設計和產品生產等方面都有著非常重要的現實意義，加大技術研發力度，對我國各種產業的發展都有積極促進作用。

參考文獻

[1] 宋忠輝.基于掃描的輪胎花紋逆向建模方法及系統開發研究[D].合肥工業大學，2017.

[2] 吳淑芳.基于CAD/CAE快速響應的機械結構GBESO法拓撲優化及模型重構研究[D].中北大學，2014.

[3] 趙文迪，劉靜華，梁建宏，等.淺析水空跨介質航行器仿生設計研究中的CAD技術應用[J].圖學學報，2014，（2）：243-249.