逆向工程在复杂零件中的应用毕业论文

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目录

第二章基本理论 (6)

2.1三坐标测量设备 (7)

2.1.1三坐标测量原理 (7)

2.1.2种类和特点 (8)

2.2三坐标测量的重定位和对称 (8)

2.3数据转换 (9)

2.4逆向工程的基本理论 (9)

2.5逆向工程的基本流程 (10)

2.6曲面造型的现状 (10)

2.7 UG的简介 (11)

第三章饮料搅拌器桶体三坐标测量 (13)

3.1有关设备 (13)

3.2硬件系统的建立 (13)

3.3实验系统的确定 (13)

3.4三坐标测量系统软件 (14)

3.4.1常用三坐标测量划线系统的构成 (14)

3.4.2 LMS 主菜单 (14)

3.4.3问题及测量方案 (18)

第四章具体零件模型制作过程的过程 (19)

4.1 UG勺用户界面及操作及制作工程 (19)

4.2 UG的逆向造型遵循 (24)

4.3搅拌器桶体整个制作过程 (27)

结束语 (36)

谢辞 (37)

参考文献 (38)

第二章基本理论

2.1 三坐标测量设备及测量原理

三坐标测量机（Coordi nate Measuri ng Mach in es ，简称CMM是一种三维测量设备，能将各种复杂零件表面几何形状数字化。三坐标测量机初始是作为零件加工的误差评定的一种测量工具，随着计算机技术的发展，三坐标测量机的测试过程已完全实现计算机控制，可以根据被测零件的几何外形，自动生成测量路径，特别是

CAD/CAM技术在制造业的广泛采用，三坐标测量机和CAD/CAM系统的一体化。

它有机地结合了数字控制技术，利用了计算机软件技术，采用了先进的位置传感技术和精密机构技术，并使之完美结合。它顺应了硬件软件化的技术发展方向，使诸如齿轮、凸轮、涡轮涡杆等以前需要专用检测设备才能完成工件，现在可用通用的三坐标测量机进行数据采集，结合相应测量、评价软件来实现专业的检测、评价功能。

2.1.1 测量原理

根据测量要求，可把测量对象分为两类：规则几何形状和复杂形面结构。本设计中要求测量的是复杂形面结构，因此用轮廓测量，其方法为：沿表面顺序采集一系列测量点，作为描述该形面的依据。通过曲面、曲线数学处理模型，计算出该形面上任意一点的几何特性参数。三坐标测量机可同时测量尺寸和形状，三坐标机测量时，把被测对象作为离散点的集合，对不同的被测量对象和要求，通过测量从该集合中采集数目不等的若干离散点以代替该被测对象，经过计算确定被测对象的尺寸和形状。

由上述可得出工件测量的一般步骤：如图2-1

对工件表面采点＞利用数学模型进行数据＞结果输出

图2-1工件测量的一般步骤

2.1.2三坐标测量测量的种类和特点

三坐标测量的种类：包括手动测量的三坐标测量，全自动的三坐标测量，三维激光扫描仪器、激光跟踪仪等等。其在精度方面激光扫描仪和激光跟踪仪比前两个要高，价格也高。随着社会的进步，现在大多数大中型企业都采用的是全自动三坐标测量和激光扫描仪，其目的是为你提高精确度，保证质量，给顾客带来

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更大的方便。

三坐标测量机的特点：接触式数字化设备的典型代表，它具有噪声低、精度

高（可达土0.5um）、重复性好等优点。但测量速度慢、效率低，对软体对象难以做精密测量，需要对测头表面损伤和测头半径进行补偿，测量数据的特点是高精度、低密度。

2.2三坐标测量重定位和对称

测量数据重定位方法：对于一些较大零件，在逆向测量时一次扫描通常不能完成对整个零件的测量，需要分区进行。这样就会导致多次测量所得数据的坐标不统一，即所谓测量数据的多视拼合问题。

在测量系统中，由不同次装夹位置测量得到的数据用不同的坐标系统描述，这些坐标系之间和装夹位置有严格的坐标换算关系，据此变换关系可以将不同次测量的数据点进行坐标归一，因此采用“多重点法”进行对数据的拼合。多重点法数据拼合要求的分次测量数据至少有三个可识别点。它使用方便、适用范围广, 在各类系统中应用极为广泛。

多重点法的基本原理是利用重合的三个（或多个）对应点，计算坐标变换矩阵，再用该变换矩阵将某次测量数据变换到另一次测量数据的坐标系中，从而实

现数据的拼合

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数据的对称：如果存在两个实体或几何特征，它们对一个平面互为镜像，则定义这两个实体具有对称关系，几何特征为对称特征，同作镜像的平面称为对称平面（也可称为镜像平面）。

根据对称形式，零件对称关系有形状几何完全对称和局部几何对称，对称具有下列性质：整体几何现状的物体的质心位于对称平面上；对称特征到对称平面部分区域, 量探头受被测实物几何形状的干涉阻碍的距离相等；对称特征在对证平面上的投影完全重合。

在逆向工程的模型重建中，根据实物对称几何特征的组成，可以将模型分为两类：具有平面对称几何特征的模型和非平面对称的几何特征（二次曲面、自由曲面等）的模型，具有平面对称特征的产品，其对称平面的建立较容易，可通过测量造型得到对称面的法矢方向和位置：而由二次曲面和自由曲面构成的对称特征模型，其对称面的建立应根据对称特性建立数学模型，通过计算求出对称面的方向位置。

2.3 数据格式转换

每个CAD/ CAM系统都有自己的数据格式,目前流行的CAD/ CAM软件的产品数据结构和格式各不相同, 不仅影响了设计和制造之间的数据传输和程序衔接, 而且直接影响了CMM与CAD/CAM系统的数据通讯。经过三坐标测量仪测量后的数据点并不能直接用UG中，因为格式不相符合。每个CAD/CAM R统都有自己的数据文件，数据文件格式与每个CAD/CAI系统自己的内部数据模式密切相关。而UG对应的是IGES格式（UG还以对应其他很多格式），IGES是最通用的格式，出错机率比较少，即使转换成相应的图形有错误，也能修改，因此必须将数据点进行格式转换。

2.4 逆向工程的基本理论

逆向工程可以简单的定义为这样一个过程: 在没有工程图纸的情况下，对实际的物体模型进行测量，通过对测量信息的分析和处理来构造其CAD模型的过程，由实际模型反求出设计模型来。所谓逆向（或反求），是相对传统的从设计图纸（或模型）加工出实际产品来的正向过程而言的。逆向工程与传统的正向设计