以電話聽(tīng)筒外殼曲面為例，采用三維激光掃描方式采集曲面數(shù)據(jù)，并處理數(shù)據(jù)形成點(diǎn)云。在此基礎(chǔ)上，利用Pro/E 軟件，完成聽(tīng)筒外殼曲面的重構(gòu)及凸、凹模的型腔設(shè)計(jì)。

　　逆向設(shè)計(jì)已經(jīng)成為我國(guó)一部分企業(yè)的固定生產(chǎn)方式，針對(duì)市場(chǎng)上熱門產(chǎn)品的仿造及在仿造的基礎(chǔ)上做合理的改進(jìn)屢見(jiàn)不鮮，逆向工程的廣泛應(yīng)用起了不可忽視的作用。逆向工程是根據(jù)已存在的產(chǎn)品或零件原型來(lái)構(gòu)造產(chǎn)品的工程設(shè)計(jì)模型或概念模型，在此基礎(chǔ)上對(duì)已有產(chǎn)品進(jìn)行解剖、深化和再創(chuàng)造，是對(duì)已有設(shè)計(jì)的再設(shè)計(jì)。逆向工程技術(shù)已引起各國(guó)工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的高度重視，特別是隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)及測(cè)試技術(shù)的快速發(fā)展，利用Pro/E 技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品實(shí)物的逆向工程，已成為逆向工程技術(shù)應(yīng)用的主要內(nèi)容。

　　Pro/E 是一個(gè)優(yōu)秀的CAD軟件，它作為一種專門用于機(jī)械設(shè)計(jì)的三維特征造型軟件，具有參數(shù)化功能定義、實(shí)體零件及組裝造型、三維上色實(shí)體或線框造型棚、完整工程圖產(chǎn)生及不同視圖的產(chǎn)生等強(qiáng)大功能，它可以出色地完成逆向設(shè)計(jì)中曲面的建模和產(chǎn)品凸模和凹模的型腔設(shè)計(jì)。在逆向應(yīng)用中，使用Pro/E 軟件造型曲面及模具型腔具有以下優(yōu)點(diǎn):

　　(1)能直接根據(jù)三維造型產(chǎn)品的三維數(shù)據(jù)來(lái)完成模具造型及結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作，提高模具設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性，降低模具設(shè)計(jì)成本，保證了產(chǎn)品的幾何精度;

　　(2) 大大縮短模具設(shè)計(jì)周期;

　　(3) 在設(shè)計(jì)過(guò)程中，可以直接修改模型，并且能直接為后期的設(shè)計(jì)提供準(zhǔn)確的三維數(shù)據(jù)。

　　電話聽(tīng)筒外殼曲面模具逆向三維設(shè)計(jì)的總體思路如下: 首先，利用思瑞公司的三維激光掃描機(jī)Laser-RE600Ⅲ采集電話聽(tīng)筒外殼的曲面數(shù)據(jù)，在Surfacer軟件中形成點(diǎn)云; 其次，導(dǎo)入Geomagic Studio 軟件，將點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理成線框模型; 最后，利用線框模型在Pro /E 中生成電話聽(tīng)筒外殼曲面，并進(jìn)一步設(shè)計(jì)模具型腔。

1、數(shù)據(jù)的采集與處理

　　在逆向工程技術(shù)中，獲得重構(gòu)CAD模型的離散數(shù)據(jù)，即數(shù)字化技術(shù)是關(guān)鍵。測(cè)得正確的數(shù)據(jù)是CAD建模的前提。一般說(shuō)來(lái)，三維表面數(shù)據(jù)采集方法可分為接觸式數(shù)據(jù)采集和非接觸式數(shù)據(jù)采集兩大類。非接觸式掃描主要運(yùn)用光學(xué)原理進(jìn)行掃描，主要有激光三角測(cè)量法、激光測(cè)距法、光干涉法、結(jié)構(gòu)光學(xué)法、圖像分析法等�？紤]到學(xué)�，F(xiàn)有設(shè)備的情況，作者采用思瑞公司生產(chǎn)的非接觸式三維激光掃描儀Laser-RE600Ⅲ。它具有不與樣件接觸、數(shù)據(jù)采集速度快等優(yōu)點(diǎn)。在測(cè)量過(guò)程中，坐標(biāo)測(cè)量機(jī)將對(duì)工件各種幾何元素的測(cè)量轉(zhuǎn)化為對(duì)這些幾何元素上點(diǎn)坐標(biāo)位置的測(cè)量，再由Surfacer 軟件根據(jù)相應(yīng)幾何形狀的數(shù)學(xué)模型計(jì)算出這些幾何元素的尺寸、形狀、相對(duì)位置等參數(shù)，即形成點(diǎn)云數(shù)據(jù)。電話聽(tīng)筒外殼曲面點(diǎn)云圖如圖1。

圖1 電話聽(tīng)筒外殼曲面點(diǎn)云圖

　　但應(yīng)注意，由于激光區(qū)域的限制，應(yīng)分別掃描電話聽(tīng)筒外殼4 個(gè)側(cè)面和頂面，再將其拼接成頂面和側(cè)面兩個(gè)整體，保存為兩個(gè)asc格式，分別為1.asc和2.asc。為使測(cè)量數(shù)據(jù)的合理性更高，需刪除點(diǎn)云外因光線、濕度等因素所形成的不正確的點(diǎn)。

4、結(jié)束語(yǔ)

　　逆向工程在數(shù)據(jù)處理、曲面片擬合、規(guī)則特征識(shí)別、專用商業(yè)軟件和三維掃描儀的開(kāi)發(fā)等方面已經(jīng)取得非常顯著的進(jìn)步。但實(shí)際應(yīng)用中，整個(gè)過(guò)程仍需要大量的人工交互，操作者的經(jīng)驗(yàn)和素質(zhì)影響著產(chǎn)品的質(zhì)量，自動(dòng)重建曲面的光順性難以保證。因此逆向工程技術(shù)仍然是目前CAD/CAM 領(lǐng)域一個(gè)十分活躍的研究方向。

　　作者通過(guò)采集與處理電話聽(tīng)筒的數(shù)據(jù)、進(jìn)行曲面的設(shè)計(jì)及模具造型，取得了較滿意的效果，充分說(shuō)明了利用Pro /E 技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品實(shí)物的逆向工程的可行性和必要性�？赡婕夹g(shù)已成為聯(lián)系產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中各種先進(jìn)技術(shù)的紐帶，并成為消化、吸收先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品快速開(kāi)發(fā)的重要手段。