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机械常识

逆向工程的模具修复技术

时间:2020-01-30 15:19:42   作者:Jack.L   来源:   阅读:136   评论:0

模具在制造业中的应用日益广泛,在其使用过程中不可避免地产生磨损或破旧。

逆向工程的模具修复技术


对于表面磨损严复或有较大破旧的模具,特别是具有复杂曲面的模具,摘用逆向工程的技术手段,可以获得较好的修复效果。本文介绍摘用逆向工程技术进行模具修复的方法,并对其中的几个关键技术进行讨论。

一.表面数据摘集

基于逆向工程进行模具修复的首要工作是表面数据摘集,即分析被测对象的形状、测量部位,再结合所选测量设备的特点参数(如测量范畴、测量精度等)制定测量方案。

由于受测量系统的测量范畴限制,大型模型需分几次完成型面测量。对于复杂型面,要注意投影编码盲点和视觉死区等问题,此时需分区测量;对于模具上较大的磨损面,应挑选测速效率高的数字化设备;对于结构形状复杂的表面,应挑选可以进行复杂轮廓测量的设备;此外,测量设备的精度应高于后续分析的精度。为了高速、高精度数据摘集,可以摘用接触式与非接触式相结合的方法进行测量。

对模具破旧区域测量后得来点云数量要足够,以保证分析精度要求。

二.点云数据预处理

摘用任何测量方式、测量系统所摘集来的数据均有误差,因此,要进行点云数据预处理。主要包括:多视点云拼合、数据滤波、数据精简、数据分块等几个方面。

2.1多视点云拼合

多视点云拼合,是将多个视角获得的子区域信息统一来同一坐标系中。其方法主要有两种:(1)通过专用测量装置记录工件测量过程中的移动量和转动角度,由测量软件直接完成点云数据的拼合;(2)直接操作点云数据,以获得完整的数据信息和一致的数据结构;此外,还有基于图形的多视对齐等。

多视点云拼合获得的数字化模型,应满足磨损型面数据完整,以保证与磨损前模型对齐的精度,达来磨损分析的要求。

2.2数据过滤

由于测量时受来不可避免的误差和人为因素的影响,使摘集点云并非完全落在实体上,会有大量的杂点(也称坏点)。用肉眼能够识别的杂点可以手工去除,其他可以摘用标准高斯滤波法、平均滤波法和中值滤波法等去除,其中,高斯滤波法对保持原始数据的形貌有较好的效果,中值滤波在排除数据的毛刺方面效果较好。

点云数据经过滤后更平滑和连贯,更贴合实物特点。

2.3数据精简

过滤后的海量点云数据,在不缺失模型特点的情况下需要精简,以提高后续的工作效率。方法如下:散乱点云可通过随机摘样精简;扫描线点云和多边形点云可摘用等间距缩减、倍率缩减、等量缩减、弦偏差等方法精简;网格化点云可摘用等分布密度法和最小包围区域缩减。此外,还有空穴填补和基于面密度概念的数据简化法等。

2.4数据分块

根据实体外形曲面类型,将不同自取面类型的数据划分为不同类型的数据域。

点云分块有基于测量的分割和自动分割两类,其中,自动分割法包括基于边和基于面两种。点云数据分块后,经过曲面过渡、相交、剪裁等方法将多个分块的曲面组成一个整体模型,以实现曲面复构。

点云数据预处理后所获得的纯洁数据,将为后续模型复构奠定基础。

三.曲面复构

曲面复构是逆向工程中最复杂、最关键的环节。曲面复构是将点云数据通过插值或者拟合构建近似实体原型的模型,主要包括曲面拟合和曲面建模两方面的内容。

3.1曲面拟合

曲面拟合前,应合理计划几何特点、挑选合适的算法和参数。曲面拟合后,应保证区域内的曲面拟合质量以及特点线的曲面连续性。

曲面拟合主要有两种方法:

一是由数据点拟合出样条曲线,并对样条曲线进行曲率分析,确定误差是否控制在答应范畴内,否则要光顺处理,直至合格;然后利用三维造型软件拟合出曲面。

二是直接对测量数据点进行曲面片拟合,再经过对曲面片的过渡、拼接、裁剪等操作完成曲面拟合。此时,要注意曲面之间保证曲率连续,对生成的曲面进行误差分析。

3.2曲面建模

曲面建模目前主要是通过人工交互来实现。由于特点线是复构曲面的边界线,因此,利用特点线划分点云区域,再以特点线为中心,利用软件的点云数据处理、曲面修剪等功能,复构出完整的曲面模型。

曲面模型的几何特点识别、曲面光顺性与精确性,有赖于建模人员的体会和技巧。

四.三维实体化与区域特点提取

在对上述曲面模型生成实体的过程中,会产生破旧小曲面片,此时,将所有曲面按特点划分为若干区域,对可能出现破碎片的图层进行检查,清除破旧片体,然后再缝合,得来破旧模具三维实体模型。

将破旧模具实体模型与标准模具模型分析对比,利用三维软件中的求差方法,获得破旧区域三维数据模型,提取磨破旧区域特点。

通过编程软件对破旧区域进行轨迹编程,将生成的代码通过机器人运行,在模具磨破旧区域完成精确修补(如熔覆专用的金属粉末等)。

五.结语

逆向工程技术提供了新的模具修复的技术手段,对于提高修复精度和效率、降低模具成本、延长模具使用寿命具有复要意义。利用逆向工程技术进行模具修复具有优良的发展前景。

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