三坐标技术贴系列七——逆向工程(数字化)

写在前面的声明
觉得写得差,没用,随便喷,但是如果转载,请一定保证正文的完整,出处作者随便你提不提。
本人蔡司员工,所有文章内的观点仅代表个人观点,如有观点上的偏颇,请参照本人身份。
文章内如带有广告性质,或部分内容涉及过浅,请见谅,恕本人限于某些原因不接受各种提问。

——————————我是华丽的分隔符——————————

逆向工程是一种特殊的测量,特殊在测量时只有工件本身以及测量人员的经验,没有名义值可以用来辅助测量,没有图纸,没有CAD模型,而是通过测量生成理论数据,所以被称为逆向工程。

通常2种情况下要进行逆向工程测量,一是仿制产品,例如仿制进口的叶片,刀具;二是进行模具设计,先用泥塑等生成实物,满意后再将模型数字化。

整个过程通常分两步骤,先通过测量获得大量点坐标值,然后将点云通过软件处理为数字模型。第二步通常用CAD设计软件完成,对测量机来讲,通常只需要完成第一步的工作。

测量的方法也有很多种,最常用的是使用激光扫描,这种方法效率高,量程大,缺点是精度偏低,对测量面的光反射有要求,通常用来做外形的逆向。三坐标则使用接触式探头,精度高,但是效率低,通常用来做局部精细的逆向。还有一种属于破坏性测量,就是用线切割机在特定截面剖开,然后使用工具显微镜等成像工具绘制曲线。

照十年前的观点来看,用万工显不错,反正有钱,买十个八个的,割开,画线,画展开图,然后加工的人也习惯看这个了;但是放到现在,你把画好的展开图交给设计部门,设计部门拿着展开图画网格,取点,再把这些点手工输入到CAD设计软件里,不太现实。于是三坐标逐渐成为了逆向工程的主力。主力归主力,但毕竟需要仿制的东西也不多,所以用这个东西的也没多少人。

测量原理其实很简单,我发现能实际应用的原理都很简单,因为这些原理很简单的实现起来也超麻烦,原理都复杂根本没办法在低成本下实现——我想起当初高中的时候做银镜实验,同样的原理,银镜就比砖红色沉淀更难获得,其实就是个比例和加热温度问题——在保证测力恒定的情况下,记录探针红宝石球心位置,并通过探头的传感器获得当前测量点的受力方向。通过记录这些点位置及方向,就可以获得描述形状的大量原始点数据,再沿受力方向补偿探针半径尺寸,既可得所需数据。

在Calypso软件中,将曲线分为两种,一种是完全自由曲线,一种则是所有点的方向都只有一个旋转自由度。测量的区别只是完全自由曲线(3-D曲线)需要在两侧测量辅助曲线帮助软件判断曲线的方向。

鉴于原理简单,且测力稳定,探头对测力方向的判断等全是由CMM的传感器完成,靠的是自动控制系统,操作人员的影响极小,所以需要注意的地方并不多。但是水平不同的操作人员对同样工件逆向工程得到的结果往往差很多。

注意事项:

一、尽量选用直径小的红宝石探针。不但可以避免曲率变化过大时的干涉,还可以减少探针半径补偿引起的误差。

二、取点密度不宜过密,探头传感器并不能做到完全正确的判断受力方向,点比较疏的时候,微小的方向偏移不会引起过大的误差,但是当密度过于大的时候,会出现补偿后的点顺序混乱而造成曲线拟合错误。

三、扫描速度的影响。速度过快的话,当曲率突然变化的时候,传感器会由于惯性而导致测力的改变;速度过慢则会导致动摩擦力转为静摩擦力,产生爬行。可以使用不同的速度进行多次测量并比较。

四、无论什么种类,多精密的传感器,由高向低的精度要比由低向高好很多,毕竟沿重力反方向运动要加更多的力在力平衡上。

——————————我是华丽的分隔符——————————
8月就要过去了,9月就要来了,又处于失去意识凭惯性生活的状态了。

发表回复

您的邮箱地址不会被公开。 必填项已用 * 标注