逆向工程在球形盖检测中的应用研究

杨帆 蒋瑞骐 马梦雪 吴冬

摘 要：本文根据自有设备情况选用公司三坐标测量机作为数字化设备，在对球形盖曲面进行分柝的基础上，提出了适合它们的采样测量方法，以期提高测量效率和测量数据的有效性，根据这种测量方法编制了三坐标自动测量程序，实现了曲面的数字化，从而形成点云。

关键词：球形盖；逆向工程；三坐标测量机

1 逆向工程简介

“逆向工程”也称逆向技术。广义的逆向工程包括工艺逆向、软件逆向和材料逆向.其中机械制造中的逆向工程概念是从软件工程中发展而来的，本质上逆向工程是一种产品设计技术再现的过程，就是对一个目标产品进行逆向分析，从而得到该产品的处理流程、组织结构、技术规格等设计要素，通过这些参数以制作出功能相近，但又不完全一样的产品。在三坐标测量机逆向工程定义：将实物变为CAD模型相关的数字化技术，几何模型重建技术以及产品制造技术。

2 检测方案及参数的确定

2.1 检测设备配置

检测设备配置如下表1所示，三坐标测量机是一种高精密的测量仪器。它可以对工件的尺寸和形状进行精密检测，从而完成零件检测、外形测量、过程控制等任务。三坐标测量机的优点是：（1）实用性强，可实现空间坐标点的测量；（2）测量精度高可靠强；（3）可方便的进行数据处理以及过程控制。因此运用它可以对生产的质量进行控制和指导，并成为生产过程中的一个重要环节。

检测所用设备

设备名称 型号 生产厂家

三坐标测量机 MMZ 202030 德国蔡司ZEISS

2.2 参数及检测的方案确定

根据球形盖实物（图1-1）的实际情况和球形盖图纸（图1-2）要求制定检测方案。

由球形盖图纸得到要测量的曲面的参数为： 。

其中原点为椭圆的中心，需要测量的曲线为Z∈[-357.5，0]的曲面。由图纸已知实物与标准模型的偏差要求在±2mm，所以在标准曲面上每一点沿着它的法线方向有±2mm的公差带。因为三坐标测量机测量的局限性，无法扫描整个Z∈[-357.5，0]椭球面，我们制定了检测方案：通过原点和（X轴-Y轴）面对球形盖进行了8等份， 这8等份面和椭球面相交使我们得到了8条曲线，分别按照它们等份时的角度记为0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°、315°8条曲线。我们再通过测试实物中这8条曲线（每条曲线采集100个点）和标准曲线进行对比看是否在±2mm的公差带范围之内，从而判断球形盖是否合格。

2.3 应用UG建立模型

根据球形盖曲面的参数和图纸要求，在UG软件中画出0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°、315°8条曲线（图2-1、2-2）。

把UG软件中建立好的模型导入CMM三坐标软件中，因为UG中的X-Y-Z坐标轴中的原点并不实际存在，所以我们取图纸中Z为-357.5处的面作为三坐标测量机Z轴坐标方向以及Z轴的零点，取图纸中Z为-357.5直径为910mm的圆的圆心为X轴和Y轴的零点。

3 运行CMM三坐标软件

通过手动采点法，采取模型的基准面和圆心点，从而确定被测实物的坐标位置。然后自动运行三坐标测量机进行测量。

4 结论

测量结果表明，球形盖8条曲线其中0°曲线有少量点在±2mm的公差带范围外，其他7条曲线均在±2mm的公差带范围内。

本文以球形盖为例，将逆向工程技术应用于复杂曲面的造型设计和数字化检测中。并对以后研究或检测其他复杂曲面零件逆向工程提供了关键技术支持。

参考文献：

[1]杨红娟.基于变量化设计的逆向工程CAD建模技术研究[Z].2007.

[2]胡林.空间复杂曲面逆向工程的理论及实践研究[Z].2007.

[3]陈焱.逆向工程在曲面零件设计与检测中的应用研究[Z].2007.

作者简介：杨帆（1989-），男，江苏扬州人，本科，助理工艺师。