專利名稱：一種基于虛擬儀器和逆向工程的機(jī)械產(chǎn)品快速設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)械產(chǎn)品快速設(shè)計(jì)方法。具體是一種基于虛擬儀器和逆向工程的機(jī)械產(chǎn)品快速設(shè)計(jì)方法，。
背景技術(shù)：
機(jī)械產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計(jì)是機(jī)械工業(yè)發(fā)展的不竭動(dòng)力。然而對(duì)于傳統(tǒng)的機(jī)械行業(yè)，尤其是一些中小型企業(yè)卻面臨著新產(chǎn)品研發(fā)周期長(zhǎng)、投資費(fèi)用大，很難較快適應(yīng)產(chǎn)品更新?lián)Q代的發(fā)展需要，影響了企業(yè)自主創(chuàng)新能力的提升。目前市場(chǎng)上雖有諸多機(jī)械產(chǎn)品開(kāi)發(fā)軟件，但是功能分散，不便于開(kāi)發(fā)人員操作使用。而且對(duì)于開(kāi)發(fā)出來(lái)的新產(chǎn)品資料，缺乏很完善的管理系統(tǒng)，不利于新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)、再創(chuàng)新設(shè)計(jì)以及數(shù)據(jù)庫(kù)管理。逆向設(shè)計(jì)技術(shù)雖然取代了人工測(cè)繪和制圖過(guò)程，能夠快速實(shí)現(xiàn)三維測(cè)量，形成數(shù)據(jù)點(diǎn)云和三維圖形，但是就逆向技術(shù)本身而言，其功能主要在于對(duì)已有產(chǎn)品的三維測(cè)量，并不負(fù)責(zé)對(duì)原型產(chǎn)品的改型設(shè)計(jì)。所以，有必要研發(fā)一套機(jī)械產(chǎn)品快速設(shè)計(jì)方法，能夠集機(jī)械產(chǎn)品的反求測(cè)量、在原型基礎(chǔ)上的創(chuàng)新設(shè)計(jì)、多功能計(jì)算分析、快速成型以及多功能數(shù)據(jù)庫(kù)管理于一體。可以縮短新產(chǎn)品的研發(fā)周期，提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)的靈活性和便捷性，提升自主創(chuàng)新能力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種產(chǎn)品的快速設(shè)計(jì)方法，將虛擬儀器技術(shù)和逆向工程技術(shù)做了很好的結(jié)合，提高了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的靈活性和便捷性。本發(fā)明主要針對(duì)機(jī)械產(chǎn)品及零部件產(chǎn)品，研發(fā)了一套集機(jī)械產(chǎn)品的反求測(cè)量、在原型基礎(chǔ)上的創(chuàng)新設(shè)計(jì)、多功能計(jì)算分析、快速成型及多功能數(shù)據(jù)庫(kù)管理于一體的快速研發(fā)系統(tǒng)。一種基于虛擬儀器和逆向工程的機(jī)械產(chǎn)品快速設(shè)計(jì)方法，在基于逆向工程(反求設(shè)計(jì))的基礎(chǔ)上做了大量的后續(xù)開(kāi)發(fā)的研究工作，將分析計(jì)算軟件集成在一個(gè)虛擬儀器中來(lái)操作，可通過(guò)對(duì)虛擬儀器界面的操作來(lái)打開(kāi)所需要的軟件，最終能夠?qū)崿F(xiàn)集反求測(cè)量、三維建模、改型設(shè)計(jì)、有限元分析、優(yōu)化設(shè)計(jì)、疲勞壽命預(yù)測(cè)和快速成型等功能于一體的快速開(kāi)發(fā)方法。本發(fā)明有三個(gè)典型的功能:
(1)在本發(fā)明中能夠直接利用三座標(biāo)測(cè)量?jī)x實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品的快速反求測(cè)量，然后調(diào)用imageware、CATIA軟件的相關(guān)功能,采用參數(shù)化設(shè)計(jì)方法,實(shí)現(xiàn)三維建模和在原型基礎(chǔ)上的創(chuàng)新設(shè)計(jì)；
(2)能在虛擬儀器界面中對(duì)新設(shè)計(jì)產(chǎn)品進(jìn)行有限元計(jì)算、強(qiáng)度分析、剛度計(jì)算、模態(tài)分析、優(yōu)化設(shè)計(jì)以及疲勞壽命估算，所得的結(jié)果能分門(mén)別類地存入數(shù)據(jù)庫(kù)；
(3)通過(guò)本發(fā)明可直接驅(qū)動(dòng)成型機(jī)實(shí)現(xiàn)快速成型，對(duì)于大型產(chǎn)品可實(shí)現(xiàn)相似變換后的快速成型。為實(shí)現(xiàn)上述功能，本發(fā)明提供一種基于逆向工程的機(jī)械產(chǎn)品快速設(shè)計(jì)方法。本發(fā)明的技術(shù)方案:一種基于虛擬儀器和逆向工程的機(jī)械產(chǎn)品快速設(shè)計(jì)方法，在新產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中，基本的思路是先由原型產(chǎn)品的模型獲得點(diǎn)云數(shù)據(jù)，利用imageware軟件使獲得的點(diǎn)云數(shù)據(jù)得到原型產(chǎn)品的曲面模型，再利用CATIA軟件使曲面模型形成原型產(chǎn)品的實(shí)體模型并且利用參數(shù)化設(shè)計(jì)得到新產(chǎn)品的實(shí)體模型，利用ANSYS軟件對(duì)新的模型進(jìn)行分析計(jì)算，得到符合要求的新產(chǎn)品的模型，最后將模型存入數(shù)據(jù)庫(kù)并且利用快速成型機(jī)快速成型。本發(fā)明由原型產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)的采集部分、帶有計(jì)算分析軟件的數(shù)據(jù)處理分析和管理及快速成型部分組成。本發(fā)明的數(shù)據(jù)采集部分是光學(xué)測(cè)量?jī)x器，通過(guò)掃描可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的測(cè)量和獲取，可以得到模型的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。上述的數(shù)據(jù)處理分析和管理部分是由imageware軟件、CATIA軟件、ANSYS軟件和數(shù)據(jù)庫(kù)組成，不同的軟件能對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)不同的功能，其目的是對(duì)產(chǎn)品模型進(jìn)行修改、分析計(jì)算以及對(duì)比。在虛擬儀器中有各自功能的菜單，調(diào)用各自菜單可以實(shí)現(xiàn)對(duì)所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行修改和計(jì)算，在虛擬儀器界面中顯示并且和原型產(chǎn)品的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，最后得到滿足用戶要求的結(jié)果，將數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)庫(kù)中。上述的快速成型是由快速成型機(jī)將滿足要求的模型成型成模具。一種基于虛擬儀器和逆向工程的機(jī)械產(chǎn)品快速設(shè)計(jì)方法，其特征是，其具體實(shí)施步驟為:
(1)數(shù)據(jù)的采集:利用反求設(shè)備光學(xué)測(cè)量?jī)x對(duì)原型產(chǎn)品實(shí)物進(jìn)行光學(xué)三維掃描與測(cè)量，獲取點(diǎn)云數(shù)據(jù)；
(2)數(shù)據(jù)處理分析和管理:利用虛擬儀器界面可以形成原產(chǎn)品的曲面模型、實(shí)體模型、新產(chǎn)品的實(shí)體模型，然后對(duì)新產(chǎn)品的實(shí)體模型分析計(jì)算、對(duì)比，得到用戶需要的模型，滿足要求的模型存入數(shù)據(jù)庫(kù)。(3)加工成型。點(diǎn)擊虛擬儀器界面中“產(chǎn)品快速成型”菜單，可驅(qū)動(dòng)快速成型機(jī)對(duì)已完成設(shè)計(jì)的新產(chǎn)品進(jìn)行快速加工成型。上述所說(shuō)的步驟(2)中的數(shù)據(jù)的處理分析和管理有四個(gè)步驟，具體為:
a、得到原型產(chǎn)品的曲面模型。調(diào)用虛擬儀器界面中的“逆向工程”功能，調(diào)用軟件imageware逆向設(shè)計(jì)，將步驟(I)中所得到的點(diǎn)云數(shù)據(jù)輸入到軟件中進(jìn)行處理，獲得原型產(chǎn)品實(shí)物曲面1吳型；
b、生成原型實(shí)體模型并修改得到新產(chǎn)品的實(shí)體模型。調(diào)用虛擬儀器界面中“新產(chǎn)品設(shè)計(jì)”功能，調(diào)用CATIA軟件對(duì)原型產(chǎn)品實(shí)物曲面模型進(jìn)行原型實(shí)體模型的重構(gòu)，對(duì)尺寸進(jìn)行修改獲得新的產(chǎn)品實(shí)體模型；
C、對(duì)新產(chǎn)品進(jìn)行力學(xué)分析、模態(tài)分析、疲勞分析、可靠性分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)等。調(diào)用虛擬儀器界面中“有限元分析”功能，利用ANSYS軟件對(duì)新產(chǎn)品力學(xué)分析、模態(tài)分析、疲勞分析、可靠性分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)等；
d、新產(chǎn)品模型入庫(kù)。將新產(chǎn)品實(shí)體模型存入知識(shí)庫(kù)，知識(shí)庫(kù)按樹(shù)狀結(jié)構(gòu)分門(mén)別類儲(chǔ)存各類典型產(chǎn)品元素，可供用戶查詢對(duì)比、選擇或快速改型設(shè)計(jì)，用戶在使用過(guò)程中可以根據(jù)需要查詢庫(kù)內(nèi)模型的各種信息，并且在人機(jī)友好界面中顯示。本發(fā)明的工作原理是:通過(guò)光學(xué)測(cè)量?jī)x獲得原型產(chǎn)品的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，通過(guò)計(jì)算機(jī)編程將反求軟件imageware軟件、三維軟件CATIA軟件、計(jì)算分析ANSYS軟件、NASTRAN軟件等集成到虛擬儀器界面中，調(diào)用對(duì)應(yīng)的功能可實(shí)現(xiàn)對(duì)模型的建立和計(jì)算，并且將所得到模型存入數(shù)據(jù)庫(kù)，結(jié)果可以通過(guò)人機(jī)友好界面在計(jì)算機(jī)上顯示，便于用戶的對(duì)比和查詢選擇。
本發(fā)明能滿足企業(yè)用戶在較短的時(shí)間內(nèi)對(duì)機(jī)械產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)反求測(cè)量、在原型基礎(chǔ)上的創(chuàng)新設(shè)計(jì)、多功能計(jì)算分析及成型，將虛擬儀器應(yīng)用于設(shè)計(jì)過(guò)程中，操作簡(jiǎn)單方便，提高了靈活性，非常適合中小企業(yè)的相關(guān)技術(shù)人員使用，提高企業(yè)的自主創(chuàng)新能力。


圖1本發(fā)明成果實(shí)施過(guò)程；
圖2本發(fā)明方法流程 圖3虛擬儀器操作界面。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。如圖1和圖2所示，本發(fā)明在基于逆向工程(反求設(shè)計(jì))的基礎(chǔ)上做了大量的后續(xù)二次開(kāi)發(fā)的研究工作，將虛擬儀器應(yīng)用于設(shè)計(jì)過(guò)程中，提高了靈活性，主要針對(duì)機(jī)械產(chǎn)品及零部件產(chǎn)品，研發(fā)了一套集機(jī)械產(chǎn)品的反求測(cè)量、在原型基礎(chǔ)上的創(chuàng)新設(shè)計(jì)、多功能計(jì)算分析及成型于一體的快速研發(fā)系統(tǒng)。虛擬儀器能將所有具有計(jì)算功能的軟件集成到一起，通過(guò)計(jì)算機(jī)的編程能實(shí)現(xiàn)各種計(jì)算軟件的調(diào)用，并且能顯示計(jì)算的結(jié)果，最終能夠?qū)崿F(xiàn)集反求測(cè)量、三維建模、改型設(shè)計(jì)、有限元計(jì)算、優(yōu)化設(shè)計(jì)、疲勞壽命預(yù)測(cè)和快速成型等功能于一體的快速開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，通過(guò)數(shù)據(jù)的顯示、存儲(chǔ)、分析和比較，得出自己的產(chǎn)品模型，具有很強(qiáng)的靈活性。從而改善尤其是中小型企業(yè)自主創(chuàng)新能力。其特征在于借助三維測(cè)量?jī)x和快速成型機(jī)以及imageware、CATIA, ANSYS, Nastran等計(jì)算分析軟件，實(shí)現(xiàn)了三維模型的重構(gòu)和產(chǎn)品定制型的創(chuàng)新設(shè)計(jì)或在原型產(chǎn)品上的改型設(shè)計(jì)。在此基礎(chǔ)上，采用了面向?qū)ο蟮木幊碳夹g(shù)，使用VB編程軟件設(shè)計(jì)的系統(tǒng)界面友好，操作簡(jiǎn)單方便，非常適合中小企業(yè)的相關(guān)技術(shù)人員使用；解決了當(dāng)前市場(chǎng)上機(jī)械產(chǎn)品開(kāi)發(fā)功能分散的缺點(diǎn)，通過(guò)用虛擬儀器界面調(diào)用相關(guān)的商業(yè)用軟件，實(shí)現(xiàn)了對(duì)一個(gè)機(jī)械產(chǎn)品的逆向設(shè)計(jì)、三維建模、有限元分析、疲勞分析、模態(tài)分析、優(yōu)化設(shè)計(jì)和快速成型加工等功能，該平臺(tái)軟件即可單獨(dú)運(yùn)行其中的某項(xiàng)功能，也可實(shí)現(xiàn)對(duì)一個(gè)機(jī)械產(chǎn)品從逆向反求到最終的快速成型加工或者3D打印機(jī)成型產(chǎn)品的整個(gè)過(guò)程。因此本發(fā)明可以解決在較短的時(shí)間內(nèi)完成機(jī)械產(chǎn)品的反求測(cè)量、在原型基礎(chǔ)上的創(chuàng)新設(shè)計(jì)、多功能計(jì)算分析及成型的問(wèn)題，提高自主創(chuàng)新能力。也可用于企業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行快速設(shè)計(jì)的培訓(xùn)。一種基于虛擬儀器和逆向工程的機(jī)械產(chǎn)品快速設(shè)計(jì)方法，在新產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中，先由利用光學(xué)掃描儀掃描原型產(chǎn)品獲得點(diǎn)云數(shù)據(jù)，利用imageware軟件使獲得的點(diǎn)云數(shù)據(jù)得到原型產(chǎn)品的曲面模型，再利用CATIA軟件使曲面模型形成原型產(chǎn)品的實(shí)體模型并且利用參數(shù)化設(shè)計(jì)得到新產(chǎn)品的實(shí)體模型，利用ANSYS軟件對(duì)新的模型進(jìn)行分析計(jì)算優(yōu)化，得到符合要求的新產(chǎn)品的模型，最后將模型存入數(shù)據(jù)庫(kù)并且利用快速成型機(jī)Dimension快速成型。本發(fā)明中的虛擬儀器集成了 imageware，CATIA, ANSYS等軟件，通過(guò)VB編程中的shell函數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)各軟件的調(diào)用，能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)云數(shù)據(jù)的處理，曲面模型的獲取，實(shí)體模型的呈現(xiàn)和改型，新產(chǎn)品的計(jì)算分析，能將結(jié)果的圖片和詳細(xì)數(shù)據(jù)存入access數(shù)據(jù)庫(kù)，用DAO操作數(shù)據(jù)庫(kù)可以實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)和查詢，呈現(xiàn)在界面上便于觀察，具體界面見(jiàn)圖3。
本發(fā)明由原型產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)的采集部分、帶有計(jì)算分析軟件的數(shù)據(jù)處理分析和管理和快速成型部分組成。本發(fā)明以驅(qū)動(dòng)橋的開(kāi)發(fā)為例，實(shí)施方案如下，但本發(fā)明不限于以下的實(shí)施方案。(I)原型產(chǎn)品數(shù)據(jù)的采集:利用反求設(shè)備ATOS三坐標(biāo)光學(xué)測(cè)量?jī)x對(duì)原型產(chǎn)品實(shí)物進(jìn)行三維掃描與測(cè)量，獲取點(diǎn)云數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)測(cè)量過(guò)程中，對(duì)一些關(guān)鍵部位進(jìn)行細(xì)化測(cè)量與數(shù)據(jù)采集，實(shí)現(xiàn)了高效的數(shù)據(jù)預(yù)處理。本發(fā)明采取了以下技術(shù):
a.點(diǎn)云去噪技術(shù)
b.數(shù)據(jù)點(diǎn)精簡(jiǎn)技術(shù)
c.數(shù)據(jù)點(diǎn)云孔洞填充算法和技術(shù)
e.曲線曲面重構(gòu)技術(shù)
通過(guò)以上的五種技術(shù)，實(shí)現(xiàn)多個(gè)子曲面拼合時(shí)整體特征的識(shí)別和曲面整體的光順處理，保證曲面重建的精度。有效的解決了對(duì)于復(fù)雜曲面，在網(wǎng)格剖分中非凸邊界的漏洞和缺失補(bǔ)償問(wèn)題。得到的驅(qū)動(dòng)橋的點(diǎn)云數(shù)據(jù)模型。對(duì)于逆向測(cè)試所得數(shù)據(jù)與其他分析軟件的接口問(wèn)題，由于光學(xué)攝像反求設(shè)備所輸出的模型掃描數(shù)據(jù)的文件格式不能被CAD系統(tǒng)所識(shí)別，在本發(fā)明中采用IGES初始圖形交換標(biāo)準(zhǔn)，將反求設(shè)備輸出的數(shù)據(jù)點(diǎn)云擬合成線，然后將線構(gòu)成面，再將面構(gòu)成實(shí)體，從而完成對(duì)三維實(shí)體的重構(gòu)以及與其它分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的目的；
(2)生成原型產(chǎn)品的曲面模型。點(diǎn)擊虛擬儀器界面中的“逆向工程”菜單，調(diào)用imageware逆向設(shè)計(jì),將數(shù)據(jù)IGES文件輸入到模塊中。先對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)做精簡(jiǎn)處理,減少對(duì)后續(xù)處理帶來(lái)的壓力，對(duì)于很多產(chǎn)品而言，很多的細(xì)節(jié)特征沒(méi)有必要，所以對(duì)細(xì)節(jié)特征做壓縮處理，例如圓角、螺母、圓孔等。大致步驟如下:首先確定一些曲率變化較大或者有明顯特征的點(diǎn)云，構(gòu)造若干截面線，為盡可能地減小誤差，我們所構(gòu)造的截面盡量同點(diǎn)云的整體走向垂直；然后通過(guò)截面點(diǎn)云擬合直線與圓弧算法來(lái)提取特征線和邊界線，一般這些曲線的擬合都采取基于公差的方式，而我們是根據(jù)零件的精度要求與加工的要求來(lái)確定公差的大小。最后可以確定原型驅(qū)動(dòng)橋的曲面模型；
(3)上述所形成的只是曲面模型，而要真實(shí)的顯示原型產(chǎn)品的形狀，必須建立驅(qū)動(dòng)橋?qū)嶓w模型。點(diǎn)擊虛擬儀器界面中“新產(chǎn)品設(shè)計(jì)”菜單，調(diào)用CATIA軟件對(duì)原型產(chǎn)品實(shí)物曲面模型進(jìn)行原型實(shí)體模型的重構(gòu)，用戶可以根據(jù)需要對(duì)模型的參數(shù)進(jìn)行修改，形成自己的新產(chǎn)品實(shí)體模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)原有產(chǎn)品的參數(shù)化新型設(shè)計(jì)，達(dá)到新的設(shè)計(jì)要求；
(4)對(duì)于新設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品，由于是在原型產(chǎn)品上的改進(jìn)，所以對(duì)于是否滿足使用要求還是未知數(shù)，我們要對(duì)新產(chǎn)品做必要的計(jì)算和分析，就會(huì)用到有限元的分析方法，這些都可以在虛擬儀器界面中操作。點(diǎn)擊虛擬儀器界面中“有限元分析”菜單，將設(shè)計(jì)出的新驅(qū)動(dòng)橋?qū)嶓w模型導(dǎo)入軟件ANSYS中，進(jìn)行網(wǎng)格劃分，邊界條件和載荷的加載，進(jìn)行有限元分析，得出應(yīng)力和應(yīng)變的云 (5)我們也可以對(duì)新產(chǎn)品的剛度和強(qiáng)度進(jìn)行分析。點(diǎn)擊虛擬儀器界面中“模態(tài)分析”菜單，可調(diào)用ANSYS軟件對(duì)已設(shè)計(jì)出的新產(chǎn)品進(jìn)行模態(tài)分析；
(6)對(duì)于產(chǎn)品的壽命，可以根據(jù)方案(4)中的應(yīng)力和應(yīng)變大小，根據(jù)疲勞的理論和方法，應(yīng)用ANSYS軟件中的疲勞模塊進(jìn)行分析。點(diǎn)擊虛擬儀器界面中“疲勞分析”菜單，調(diào)用ANSYS軟件，導(dǎo)入模型和應(yīng)力、應(yīng)變的分析的結(jié)果，對(duì)新產(chǎn)品根據(jù)需要進(jìn)行疲勞分析； (7)也可以對(duì)新產(chǎn)品進(jìn)行可靠性的分析。點(diǎn)擊虛擬儀器界面中“可靠性分析”菜單，可調(diào)用ANSYS軟件對(duì)已設(shè)計(jì)出的新產(chǎn)品進(jìn)行可靠性分析；
(8)對(duì)于我們的新產(chǎn)品的分析結(jié)果，在不影響使用的前提下，可以做結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)、優(yōu)化，達(dá)到節(jié)省材料的目的。點(diǎn)擊虛擬儀器界面中“優(yōu)化設(shè)計(jì)”菜單，可調(diào)用ANSYS軟件對(duì)已設(shè)計(jì)出的新產(chǎn)品進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。對(duì)于優(yōu)化的結(jié)果，根據(jù)實(shí)際的情況，看他是否滿足設(shè)計(jì)要求，若滿足設(shè)計(jì)要求，可以繼續(xù)步驟(9)快速成型并將模型存入數(shù)據(jù)庫(kù)；對(duì)于不滿足設(shè)計(jì)的，可以執(zhí)行步驟(4)重新設(shè)計(jì)；
(9)將新產(chǎn)品實(shí)體模型存入知識(shí)庫(kù)，知識(shí)庫(kù)按樹(shù)狀結(jié)構(gòu)分門(mén)別類儲(chǔ)存各類典型產(chǎn)品元素，可供用戶選擇或快速改型設(shè)計(jì)，用戶在使用過(guò)程中可以查詢模型的各種信息，并且在人機(jī)友好界面中顯示；
(10)對(duì)于滿足設(shè)計(jì)的新產(chǎn)品的模型，將導(dǎo)入到產(chǎn)品快速成型模塊中利用快速成型機(jī)Dimension快速成型。點(diǎn)擊虛擬儀器界面中“產(chǎn)品快速成型”菜單，可驅(qū)動(dòng)快速成型機(jī)對(duì)已完成設(shè)計(jì)的新產(chǎn)品進(jìn)行快速加工成型。本發(fā)明基于逆向工程的機(jī)械產(chǎn)品快速設(shè)計(jì)方法的具體實(shí)施步驟可以參照如上所述。以上所述的實(shí)施例僅是為說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)思想及特點(diǎn)，其目的在使熟悉此領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，當(dāng)不能以之限定本發(fā)明的專利范圍，即大凡依本發(fā)明所揭示的精神所作的均等變化或修飾，仍應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的專利范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于虛擬儀器和逆向工程的機(jī)械產(chǎn)品快速設(shè)計(jì)方法，其特征在于該方法包括以下步驟: (1)數(shù)據(jù)的采集:利用反求設(shè)備光學(xué)測(cè)量?jī)x對(duì)原型產(chǎn)品實(shí)物進(jìn)行光學(xué)三維掃描與測(cè)量，獲取點(diǎn)云數(shù)據(jù)； (2)數(shù)據(jù)處理分析和管理:利用虛擬儀器界面形成原產(chǎn)品的曲面模型、實(shí)體模型、新產(chǎn)品的實(shí)體模型，然后對(duì)新產(chǎn)品的實(shí)體模型分析計(jì)算、對(duì)比，得到用戶需要的模型，滿足要求的模型存入數(shù)據(jù)庫(kù)； (3)加工成型:點(diǎn)擊虛擬儀器界面中“產(chǎn)品快速成型”菜單，可驅(qū)動(dòng)快速成型機(jī)對(duì)已完成設(shè)計(jì)的新產(chǎn)品進(jìn)行快速加工成型； 上述所說(shuō)的步驟(2)中的數(shù)據(jù)的處理分析和管理有四個(gè)步驟，具體為: a、得到原型產(chǎn)品的曲面模型:調(diào)用虛擬儀器界面中的“逆向工程”功能，調(diào)用軟件imageware逆向設(shè)計(jì)，將步驟(I)中所得到的點(diǎn)云數(shù)據(jù)輸入到軟件中進(jìn)行處理，獲得原型產(chǎn)品實(shí)物曲面1吳型； b、生成原型實(shí)體模型并修改得到新產(chǎn)品的實(shí)體模型:調(diào)用虛擬儀器界面中“新產(chǎn)品設(shè)計(jì)”功能，調(diào)用CATIA軟件對(duì)原型產(chǎn)品實(shí)物曲面模型進(jìn)行原型實(shí)體模型的重構(gòu)，對(duì)尺寸進(jìn)行修改獲得新的產(chǎn)品實(shí)體模型； C、對(duì)新產(chǎn)品進(jìn)行力學(xué)分析、模態(tài)分析、疲勞分析、可靠性分析和優(yōu)化設(shè)計(jì):調(diào)用虛擬儀器界面中“有限元分析”功能，利用ANSYS軟件對(duì)新產(chǎn)品力學(xué)分析、模態(tài)分析、疲勞分析、可靠性分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)； d、新產(chǎn)品模型入庫(kù):將新產(chǎn)品實(shí)體模型存入知識(shí)庫(kù)，知識(shí)庫(kù)按樹(shù)狀結(jié)構(gòu)分門(mén)別類儲(chǔ)存各類典型產(chǎn)品元素，可供用戶查詢對(duì)比、選擇或快速改型設(shè)計(jì)，用戶在使用過(guò)程中可以根據(jù)需要查詢庫(kù)內(nèi)模型的各種信息，并且在人機(jī)友好界面中顯示。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于虛擬儀器和逆向工程的機(jī)械產(chǎn)品快速設(shè)計(jì)方法。本發(fā)明先由原型產(chǎn)品的模型獲得點(diǎn)云數(shù)據(jù)，利用imageware軟件使獲得的點(diǎn)云數(shù)據(jù)得到原型產(chǎn)品的曲面模型，再利用CATIA軟件使曲面模型形成原型產(chǎn)品的實(shí)體模型并且利用參數(shù)化設(shè)計(jì)得到新產(chǎn)品的實(shí)體模型，利用ANSYS軟件對(duì)新的模型進(jìn)行分析計(jì)算，得到符合要求的新產(chǎn)品的模型，最后將模型存入數(shù)據(jù)庫(kù)并且利用快速成型機(jī)快速成型。本發(fā)明由原型產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)的采集部分、帶有計(jì)算分析軟件的數(shù)據(jù)處理分析和管理及快速成型部分組成。本發(fā)明的數(shù)據(jù)采集部分是光學(xué)測(cè)量?jī)x器，通過(guò)掃描可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的測(cè)量和獲取，可以得到模型的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。
文檔編號(hào)G06F17/50GK103150447SQ201310095069
公開(kāi)日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月22日
發(fā)明者趙文禮, 程瓊, 林輝, 孟慶華, 樊志華, 田燕萍, 胡彥超 申請(qǐng)人:杭州電子科技大學(xué)