刘锦程1 徐从叶2
正元地理信息集团股份有限公司山东分公司1
山东亿华天产业发展集团有限公司2?
山东省济南市? 250101
摘要：逆向工程是将已有产品模型(实物模型)转化为工程设计模型和概念模型，并在此基础上解剖、深化和再创造的一系列分析方法和应用技术的结合。逆向工程可有效改善技术水平，提高生产效率，增强产品竞争力，是消化、吸收先进技术，创造和开发各种新产品的主要手段。
关键词：GeomagicDesignX软件；逆向建模；方法
1DesignX软件逆向建模方法比较
DesignX软件的建模方法主要有3种:一是基于几何特征的模型重构;二是基于面片草图的模型重构;三是基于表面的模型重构。
1.1基于几何特征的模型重构
基于几何特征的模型重构主要用于几何特征明确的几何体的创建。如圆柱、圆台、圆球等基本几何体，在创建这些实体时，可利用DesignX软件中的“提取精灵”“回转精灵”等命令直接生成实体。
1.2基于面片草图的模型重构
基于面片草图的模型重构是利用面片草图命令来获得物体的截面特征，再利用这些特征进行拉伸、旋转、放样、扫描等建模方法来创建实体。这种逆向建模方法和正向建模方法的思路比较接近，都是要获得模型的特征草图，在此基础上创建实体。
1.3基于表面的模型重构
由于任何实体都是由面所限定，这些面可以是平面、回转面，也可以是任意的曲面。基于表面的模型重构就是从这些面入手，把这些面创建出来，由面来限定和创建实体。
2基于GeomagicDesignX基本体逆向建模
2.1领域划分
领域划分是根据扫描数据的曲率和功能将面片归类为不同的几何形状领域，经过分类的特征领域具有几何特征信息，可用于快速创建特征，所以领域划分是逆向建模中很重要的一步。领域划分方式有自动分割和手动分割两种方式。自动分割是根据扫描数据的曲率和功能将面片自动归类为不同的几何形状领域，而手动分割是根据用户选择将面片归类为不同的形状领域。自动分割操作简单、快捷，手动分割自主性强，两种分割方式选择主要与模型的质量有关，模型均匀、噪点少选择自动，相反选择自动分割。分割完后可以选择根据后期建模需要对领域进行编辑，常用的编辑方式有分割、合并、分离、扩大、缩小、插入等。基本体模型如图1a所示，经领域分割、编辑后，模型的领域如图1b所示。
.png)
2.2对齐坐标系
对齐坐标系是将扫描数据的坐标系和建模的坐标系对齐。两个坐标系是否完全对齐影响建造模型的精度。对齐方式有对齐向导和手动对齐两种方式。对齐向导对齐无需手动选择和定义坐标系几何形状便可将对象面片与世界坐标系对齐，即存在领域组的时候可以使用。手动对齐是通过选择曲面点或从一个预定义坐标转换为另一个坐标系，手动对齐方式有两种:3—2—1对齐方式(点—线—面对齐)以及X—Y—Z对齐方式。两种对齐方式都可以达到一样的效果，但X—Y—Z对齐方式一般更适合平面类模型。采用X—Y—Z对齐方式，用于对齐坐标系的参考可以是平面、领域、轴等。基本体模型由底面为平面、侧面为圆弧面、顶面为圆弧面、中间去除部分的底面也是圆弧，所以采用以底面基准、截取模型后绘制两个参考面。采用X—Y—Z对齐坐标系如图2所示。
.png)
2.3模型重构
模型重构的方式有三种:自动曲面创建、绘制曲线生成实体(曲面)、曲面拟合并编辑。自动曲面创建简单快捷，对表面质量要求高，但不利于后期对CAD模型的编辑。曲面拟合是根据划分出来的领域拟合运算创建曲面，曲面拟合技术是一项独特技术，为利用领域创建3D自由曲面提供了简单快捷的方法。通常情况选择绘制曲线生成实体(曲面)与曲面拟合相结合的建摸方式绘制出相应的曲面，上下表面是通过曲面拟合出来的，侧面是绘制曲线拉伸出来，通过编辑曲面得到基本体的整体实体模型。在整体模型基础上进行拉伸、切除、曲面拟合、曲面裁剪缝合、圆角等一系列操作后得到完整的CAD模型如图3所示。
.png)
2.4误差分析
建模完成后，需要对建模质量进行评估。编辑误差分析精度范围，CAD模型与原始模型的误差小，误差精度控制在±0.1mm，建模精度高。
3结语
近几年，逆向建模技术在许多行业得到了广泛应用。目前，逆向工程在数据处理、曲面处理、曲面拟合、规则特性的识别、专用商业软件和三维扫描仪的开发等方面已经取得了非常显著的进步，但在实际应用中，缺乏明显的建模指导方针，整个建模过程仍需大量的人工交互，操作者的经验和素质影响着产品的质量，自动重建曲面的光顺性难以保证，对建模人员的经验和技术技能依赖较重。特别是一些表面结构呈任意曲面的物体，在曲面划分上的不同都有可能会导致对逆向建模精度的影响。在逆向建模中如何提高建模精度，使其接近设计者的原始设计意图，并在此基础上对物体的部分结构进行改造和创新设计，这是需要不断发展和思考的问题。
参考文献:
[1]基于GeomagicDesignX的逆向建模[J].韩海玲.南方农机.2020(03)
[2]3D扫描和逆向建模技术应用[J].胡彦萍.机械工程与自动化.2019(06)