UG逆向模块开发的应用研究

U G 逆向模块开发的应用研究

王海南1

,胡 迪1

,李蔓华

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(1.贵州大学机械工程学院,贵州贵阳550003;2.景德镇陶瓷学院,江西景德镇333001)

摘 要:通过利用UG/Open 二次开发工具和V C++程序语言所开发的逆向模块,对点云数据进行处理,避免了在专用逆向软件中操作的复杂性和多种软件格式转换过程中特征的丢失。本文以点云数据/POCKET 0为例,实现了点云特征线在UG 界面上的显示以及三维模型的重构。

关键词:二次开发;点云;逆向;模型中图分类号:TP 319 文献标志码:B 点云数据一直以来都无法在UG 等三维造型软件中进行处理,必须要经过专用逆向软件处理这一环节,通常在不同种软件的数据传递过程中难免会遇到特征数据丢失或更改,给三维逆向设计造成了很大的困难。通过利用U G/Open 二次开发工具和VC++程序语言所开发的逆向模块,对点云数据进行处理和进行曲面重构的/特征线处理0模块[1],有效地解决了这一问题。

1 UG 平台上逆向模块的开发

111 /逆向模块0的结构

UG 的/逆向开发模块0共包括/点云数据与处

理0和/特征线提取0两部分,其结构如图1

所示。

图1 /U G 逆向模块0整体框架

112 /逆向模块0的开发流程

在UG 软件上进行二次开发,首先应该修改UG 环境变量,并建立指定目录,以供U G 识别调用。在UG 安装目录下的U GII/ugii_env.dat 文件中,用记事本打开并查找语句:#UGII _USER _DIR=${H OM E},然后删除前面的/#0号,并在其后替换${H OME},然后保存,完成环境变量的设置工作。

另外,由于UG 软件默认的单位是英制单位,需要更改为公制单位。用记事本打开ug ii_env.dat 文件,将语句UGII_DEFAU LTS _FILE =${U GII _BASE_DIR}\ugii\ug_english.def 中的ug _eng lish.def 替换为ug_m etric.def [2]

。

在磁盘区的根目录下面新建文件夹,如D:/Re -verse,载入以后编译成功的脚本文件和动态链接库,如Reverse1.m en,Reverse2.men,Rever se1.dll 和Reverse2.dll 等等。UG 在运行时能自动识别并调用这些程序,完成对点云数据的逆向处理。113 逆向模块的运行流程

逆向模块所有源程序文件包括菜单文件*.m en,C++文件*.h 和*.cpp,*.r c 文件,开发模块的所有工程均采用Internal 模式,因此通过VC++调试以后将生成对应的动态链接库*.dll,

分别图2 系统运行流程

实现点云数据输入、排序、精简、滤波、多种样条曲线拟合和多种样条曲面拟合的功能。将*.men 文件放在用户文件夹startup 里,*.dll 放在文件夹applica -tion 里。其运行流程如图2所示[3]。

2 逆向模块应用实例

图3 PO CK ET.asc 点云数据在U G 中的处理

2.1 通过/点云数据预处理0模块读入*.asc 点云

数据 U G 中不具备点云输入的功能,虽然在【插入】菜单下【由点云】命令能调入*.dat 格式的点云数

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据,但是拟合面片后点云将会自动消失,不能对点云进行保留。/点云数据预处理0模块很好地解决了这一问题,不但实现了点云数据的输入,而且还对点云进行了排序、精简和滤波。以一个取名为/POCK -ET 0的点云为例,输入到UG 后如图3所示。2.2 点云特征线的处理

/POCKET.asc 0点云数据经过排序、精简、滤波以后,接着应该提取特征线。特征线主要是指对曲面建模有关键影响的一些局部曲线,习惯上把局部曲面之间的交线以及局部曲面的边界称为特征曲线。在点云特征线拟合的过程中,通过对点云的视角变换得到一些点云截面,通过【样条曲线拟合】下的【B 样条曲线拟合】的命令,得到如图4

的特征线。

图4 /PO CK ET.asc 0

点云数据所提取出的特征线

图5 由特征线构建的曲面模型

2.3 曲面模型的构建/POCKET.asc 0点云数据在提取出特征线之后,紧接着就是把特征线构建成曲面模型。由线构面的方法有很多[4],如边界曲线造型(BorderCU RVS)、N

边曲面(NBorder Blend)、平行曲面(ParaCU RVS)、

网格曲面(M eshCURV S)、扫掠(Sw eep )、混合(Blend)、旋转(Revo lution)、拉伸(Extend)和直纹面(RuledSurface)等。作者通过利用N 边曲面、网

格曲面和混合等方法对图4中的特征线进行了重构,得到模型如图5。

3 结语

本文通过所开发UG 逆向模块成功地完成了点云数据的输入、排序、滤波、精简、特征线提取、曲面模型重构等一系列逆向造型工作,从而避免了逆向软件和三维造型软件之间的多次转换,既节省了时间,又保证了工作质量,实现了单一软件从点云到模型的构建,为以后的模型实体生成及实物实体的制作提供了良好的数据文件。

[参考文献]

[1]胡迪.汽车密封件逆向建模及样件的快速制造研究[D ].贵阳:贵州大学,2007.

[2]黄翔,李迎光.U G 应用开发教程与实例精解[M ].北京:

清华大学出版社,2005.

[3]李波.基于U G 的汽车密封条的逆向工程的应用开发[D].贵阳:贵州大学,2006.

[4]陈志扬.基于三角曲面的逆向工程CA D 键模方法[J].中国机械工程,2003,14(8):698-700.[5]王霄.逆向工程技术及其应用[M ].北京:化学工业出版社,2004.

作者简介:王海南(1976-),男,教师,主要研究方向为机电传

动控制。收稿日期:2007年6月29日

责任编辑 吕菁

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