逆向工程在球形蓋檢測中的應用研究

楊帆 蔣瑞騏 馬夢雪 吳冬

摘 要：本文根據自有設備情況選用公司三坐標測量機作為數字化設備，在對球形蓋曲面進行分柝的基礎上，提出了適合它們的采樣測量方法，以期提高測量效率和測量數據的有效性，根據這種測量方法編制了三坐標自動測量程序，實現了曲面的數字化，從而形成點云。

關鍵詞：球形蓋；逆向工程；三坐標測量機

1 逆向工程簡介

“逆向工程”也稱逆向技術。廣義的逆向工程包括工藝逆向、軟件逆向和材料逆向.其中機械制造中的逆向工程概念是從軟件工程中發展而來的，本質上逆向工程是一種產品設計技術再現的過程，就是對一個目標產品進行逆向分析，從而得到該產品的處理流程、組織結構、技術規格等設計要素，通過這些參數以制作出功能相近，但又不完全一樣的產品。在三坐標測量機逆向工程定義：將實物變為CAD模型相關的數字化技術，幾何模型重建技術以及產品制造技術。

2 檢測方案及參數的確定

2.1 檢測設備配置

檢測設備配置如下表1所示，三坐標測量機是一種高精密的測量儀器。它可以對工件的尺寸和形狀進行精密檢測，從而完成零件檢測、外形測量、過程控制等任務。三坐標測量機的優點是：（1）實用性強，可實現空間坐標點的測量；（2）測量精度高可靠強；（3）可方便的進行數據處理以及過程控制。因此運用它可以對生產的質量進行控制和指導，并成為生產過程中的一個重要環節。

檢測所用設備

設備名稱 型號 生產廠家

三坐標測量機 MMZ 202030 德國蔡司ZEISS

2.2 參數及檢測的方案確定

根據球形蓋實物（圖1-1）的實際情況和球形蓋圖紙（圖1-2）要求制定檢測方案。

由球形蓋圖紙得到要測量的曲面的參數為： 。

其中原點為橢圓的中心，需要測量的曲線為Z∈[-357.5，0]的曲面。由圖紙已知實物與標準模型的偏差要求在±2mm，所以在標準曲面上每一點沿著它的法線方向有±2mm的公差帶。因為三坐標測量機測量的局限性，無法掃描整個Z∈[-357.5，0]橢球面，我們制定了檢測方案：通過原點和（X軸-Y軸）面對球形蓋進行了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的角度記為0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°、315°8條曲線。我們再通過測試實物中這8條曲線（每條曲線采集100個點）和標準曲線進行對比看是否在±2mm的公差帶范圍之內，從而判斷球形蓋是否合格。

2.3 應用UG建立模型

根據球形蓋曲面的參數和圖紙要求，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入CMM三坐標軟件中，因為UG中的X-Y-Z坐標軸中的原點并不實際存在，所以我們取圖紙中Z為-357.5處的面作為三坐標測量機Z軸坐標方向以及Z軸的零點，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。

3 運行CMM三坐標軟件

通過手動采點法，采取模型的基準面和圓心點，從而確定被測實物的坐標位置。然后自動運行三坐標測量機進行測量。

4 結論

測量結果表明，球形蓋8條曲線其中0°曲線有少量點在±2mm的公差帶范圍外，其他7條曲線均在±2mm的公差帶范圍內。

本文以球形蓋為例，將逆向工程技術應用于復雜曲面的造型設計和數字化檢測中。并對以后研究或檢測其他復雜曲面零件逆向工程提供了關鍵技術支持。

參考文獻：

[1]楊紅娟.基于變量化設計的逆向工程CAD建模技術研究[Z].2007.

[2]胡林.空間復雜曲面逆向工程的理論及實踐研究[Z].2007.

[3]陳焱.逆向工程在曲面零件設計與檢測中的應用研究[Z].2007.

作者簡介：楊帆（1989-），男，江蘇揚州人，本科，助理工藝師。