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飛機蒙皮的逆向建模研究

時間:2024-10-27 22:09:00 模具設計 我要投稿
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飛機蒙皮的逆向建模研究

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飛機蒙皮的逆向建模研究

  1 概述

  隨著數(shù)字化技術的發(fā)展,三維的數(shù)字化模型已經(jīng) 成為尺寸傳遞的主導方式。為了適應當前形勢,通過采集現(xiàn)有 蒙皮零件或者其型胎的點云數(shù)據(jù),利用 CATIA命令進行逆向建模,返求出蒙皮零件的三維數(shù)學化模型。這樣一個從實際物體 到幾何建模的過程,是蒙皮零件數(shù)字化生產(chǎn)制造的基礎,是零 件工裝型胎再制造的依據(jù),也是新型數(shù)字化制造、數(shù)字化協(xié)調(diào) 同原有制造依據(jù)的紐帶。這一過程既延續(xù)了傳統(tǒng)的生產(chǎn)鏈,又 與當下的數(shù)字化生產(chǎn)制造相接軌。

  通常情況下,蒙皮類零件的形狀較為復雜,曲面由多個曲率不同的曲面組成,因此形成蒙皮型面時,不僅要求對曲面進行有經(jīng)驗地分割和拼接,而且還要求每一個曲面均是平滑高質(zhì)量的曲面,要想達到此目的,關鍵在于構建光順平滑的曲線。下面就以一個蒙皮類零件為例,詳細描述其逆向建模研究的具體步驟。

  2 逆向建模研究的具體步驟

  蒙皮零件逆向建模的具體步驟有:采集及處理數(shù)據(jù)、構建蒙皮實體模型、模型偏差因素分析。其中,構建模型又分為:截 面線的形成、優(yōu)化;構建曲面;擬合邊緣線和形成實體等幾個步驟。

  2.1 采集及處理數(shù)據(jù)

  采集蒙皮零件數(shù)據(jù)的方法有直接掃描蒙皮和掃描零件模胎兩種。通常情況下,采用激光掃描儀對零件或模胎進行垂直掃描,采集三維數(shù)據(jù),然后在 CATIA中利用CLOUD IMPORT導入形成點云文件,

  當點云數(shù)據(jù)導入到CATIA后,對點云進行適當處理。為了預防曲面存在鼓包等問題,過濾、去除一些偏差較大元素,可以減小點云曲率突變的概率。

  由于掃描儀采集后直接形成的曲面通常是不規(guī)則自由曲面,初步建立網(wǎng)格就可以直觀地看出零件的外形特征。仔細觀察區(qū)域內(nèi)是否有鼓包或塌陷等缺陷,去除這些失真元素,盡量使破壞表面質(zhì)量的元素降低到最少,那么就可以利用此點云進行建模了。

  2.2 構建蒙皮實體模型

  2.2.1 截面線的形成 、優(yōu)化

  建模的第一步就是建立截面元素。截面元素是用來創(chuàng)建與掃描數(shù)據(jù)相交的平面,將截面元素與相應的網(wǎng)格或點云相交,得到的交線就是截面線。截面線是曲面構建的基礎,也是關系曲面質(zhì)量好壞的關鍵元素。

  通過觀察點云數(shù)據(jù),篩選出外形接近的部分放在一個設計區(qū)域里,然后運用CATIA命令,按照一定的間距創(chuàng)建截面線,就可以得到一組曲線。形狀較為簡單的零件可以直接以這些曲線為基礎進行曲面設計,形成一個完整的曲面。但是對于形狀相對復雜的零件,這些曲線就不能直接生成曲面,因此必須先對這些曲線進行優(yōu)化。

  由于生成的截面線會有許多缺陷,比如端點不齊,這將導致創(chuàng)建多截面曲面時,邊緣質(zhì)量不好;再比如過渡不平滑,使得形成的曲面不均勻過渡,型面質(zhì)量不好,因此需要對截面線進行調(diào)整。線條調(diào)整的方式較多,可以通過草圖擬合,也可以通過樣條曲線擬合,擬合 時,各樣條曲線的節(jié)點數(shù)應盡量一致,線條長短、點位間距比例均應恰當。這樣可以保證形成的曲面沒有明顯鼓包

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