逆向工程中的CAD建模技术及软件系统应用

崔迪

摘 要：三维立体CAD模型的构建是逆向工程手工中非常关键的技术，随着逆向工程和CAD建模技术的不断发展，在此过程当中也形成了商业化逆向工程CAD建模软件管理系统。文章针对当前逆向工程CAD建模和相关系统软件进行了分析与总结，针对性运用了逆向化工程软件实施CAD建模工作，并且对CAD建模技术未来发展方向进行了展望。

关键词：逆向工程 CAD建模技术 系统软件

中图分类号：TP391.7 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）06（a）-0019-02

生产过程当中将实物或者是手工制作出来的模型，转化成为CAD数据，通过这种方式可以更加方便快速的形成系统RP、和CAM系统以及产品数据管理系统等方面进行科学有效的管理，以及进一步的优化与设计。也就是通过样品—数据—产品的一种逆向性思维。这种逆向工程也称之为反求工程，

1 CAD建模技术和软件系统

在创新性设计和产品的加工过程当中，通过相应的数据几何模型的支撑，通过创新性设计与加工制造过程当中提供的模型，对其中各个方面所涉及的工作内容进行了确认，其中运用了计算机技术、图像分析基础、图形技术、几何体构件、数据测量以及数控加工等多个方面的交叉学科工程施工，这也是CAD和CAM领域当中广泛关注的热点与难点性问题[1]。

产品通常是通过多张曲面图混合而成的。在CAD模型的建立过程当中，通常所包含的步骤可以分为：依照几个特点类型的不同，对其中的云数据进行有效的分割，然后在分别对其中各个曲面上的点位进行拟合，最后通过在曲面上的线条的相交、裁剪以及倒圆等方式，将其中多个方面的曲面有效的连接到一起，进而形成了一个完整的整体，进而实现了CAD模型的建立。根据曲面类型的不同，自由曲面建模方式上可以具体分为两种类型：第一种基础三角形构造方法；第二种是非均匀性线条构成曲面方法。这两种方式和方法来重构技术方面都有着不同的地方，同时在不同的点位上也存在一定的差异性[2]。

三角Bezier曲面在拟合过程当中具有构造比较灵活，同时在边界的适应性方面比较良好，对其中比较复杂的地形形状和拟合的方式上具有较强的灵活程度，进而在比较散乱的数据点位的曲面拟合工作当中得到广泛运用，这种方式最适合对一些避免没有规则，同时形体比较复杂的物体，尤其是在人脸识别方面，这种构造的方式在曲面形式上会产生一定的差异，通过对CAD技术的有效运用，在数据系统当中相互之间实现了有效转换，因此，通过这种方式在曲面的形成和转换的工作当中，称之为NURBS曲面。在实际转换工作当中，其中经常会有一些重要的数据丢失，进而对转化的结果产生了一定的误差。同时，这种方式还会针对曲面修改能力方面以及可操控性比较差等方面的缺点加以完善，这些方面都严重的限制了它在实际操作过程中的具体运用[3]。

在NURBS方式和方法，主要是建立在B样条的基础之上，通过该方式可以实现对解析几何与自由曲线和曲面相互之间的有效统一，进而成为了当前CAD软件当中经常使用的转化方式之一。这种类型的曲面可以通过四边参数朝着四周进行拉伸或者旋转，并且此为主要基础，形成一套相对比较完整的曲面延伸，进而产生了曲面延伸、求交、裁减、变换、拼接及光顺等相关算法。但是，通过这种方式所测量出来的数据要求不是非常精确，通过对光顺曲面的分析之后，对其中存在的大规模的数据曲面进行了模型重建工作。

2 逆向工程中的CAD建模技术的应用实例

通过在Imageware中建立汽车表面曲面模型的工作当中。首先，通过在Imageware云数据的处理功能方面，建立起特征线路，对其中的运输局点位实施有效的分割，如圖1所示。然后，再运用Imageware所具备的表面功能，依照特征曲线与分割片上的点位进行分析和处理，所建立起来的构件如图2所示。

通过对运用Imageware和Pro/E构造线处理工作当中，对其中的逆向性建模实例进行了展示：图3是一个自行车车座点位的云数据显示图；图4是Imageware当中所运用到相关云处理功能的界面特征曲线表示图。通过其中对不同截面所形成的取现作为其中的边界部分，同时在相邻的曲面上，对公共连接部分进行有效设置，并且对Pro/E曲线构造过程中的曲面图模型进行了分析。

通过对Imageware和Pro/E相互结合的方式，实施逆向性建模思维方式，不但可以充分运用Imageware来处理其中的一些大型云数据，同时可以通过运用Pro/E的参数化曲面造型设计，在最大程度上提升了逆向建模的工作效率。

3 结语

在逆向性工程中的CAD建模技术所涉及到的领域非常广泛，其中在理论和方式方法上，对三维物体进行识别和理解，对工程设计和产品生产等方面都有着非常重要的现实意义，加大技术研发力度，对我国各种产业的发展都有积极促进作用。

参考文献

[1] 宋忠辉.基于扫描的轮胎花纹逆向建模方法及系统开发研究[D].合肥工业大学，2017.

[2] 吴淑芳.基于CAD/CAE快速响应的机械结构GBESO法拓扑优化及模型重构研究[D].中北大学，2014.

[3] 赵文迪，刘静华，梁建宏，等.浅析水空跨介质航行器仿生设计研究中的CAD技术应用[J].图学学报，2014，（2）：243-249.