如何用UG做逆向设计教学内容
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UG软件(Unigraphics软件)可以进行逆向设计,即通过STL文件进行建模造型。
下面是一些UG逆向设计STL文件的技巧和思路:1. 导入STL文件:在UG中,可以通过导入功能将STL文件导入到软件中。
导入后,STL 文件将以三角形网格的形式显示在工作区中。
2. 清理和修复几何:导入的STL文件可能存在不完整的几何体、重叠面、孔洞等问题。
在进行建模之前,需要对几何进行清理和修复。
使用软件提供的几何修复工具,如合并面、修复孔洞等功能,对几何进行修复和优化。
3. 创建基准几何:根据STL文件提供的几何特征,可以创建基准几何体来作为建模的参考。
通过基准几何体,可以更好地理解和重建原模型的形状。
4. 网格转实体:将STL文件中的三角形网格转换为实体几何体。
UG提供了将网格转换为实体的功能,如直接导入实体、使用缩放工具生成实体等。
转换为实体后,可以更方便地进行后续的建模和修改操作。
5. 修整和重建几何:根据STL文件的几何特征和要求,对实体进行修整和重建。
可以运用UG软件提供的各种工具,如曲线和曲面工具、布尔运算等,进行修整、修改和增强模型的形状。
6. 细化和细节处理:根据模型的要求,可以进行进一步的细化和细节处理。
使用UG软件的细分曲面、倒角、填充、修整等工具,对模型进行精确的调整和加工。
7. 检查和优化:在完成建模后,对模型进行检查和优化。
检查模型的拓扑结构、面、边、体的连续性等,并进行必要的修复和调整,确保模型的质量和正确性。
8. 导出为STL文件:完成建模后,可以将模型导出为STL文件进行保存和后续使用。
当进行UG逆向设计时,需要根据具体的STL文件和建模需求,结合UG软件提供的工具和功能,灵活运用建模技巧和思路。
通过清理、修复、基准几何、网格转实体、修整、细化、检查和导出等步骤,可以高效地进行STL文件的逆向设计。
ug逆向设计之stl文件建模造型技巧及思路全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:UG逆向设计是一种利用UG软件将实物模型转化为数字模型的过程。
在这个过程中,STL文件建模是一种常用的技术手段。
STL文件是指“Stereolithography”(立体光刻)的缩写,它是一种用于制造3D 打印零件的标准文件格式。
在逆向设计中,通过将实物模型进行扫描、建模、分析等步骤,最终可以得到一个符合设计要求的数字模型。
接下来,我们将介绍一些关于UG逆向设计中STL文件建模的技巧和思路。
一、扫描实物模型在进行UG逆向设计之前,首先需要将实物模型进行扫描。
扫描可以利用3D扫描仪进行,也可以通过拍摄照片后进行后期处理。
扫描后得到的文件通常是点云数据或三维网格数据。
在使用UG软件进行建模之前,需要对扫描到的点云数据进行处理,将其转换为STL文件格式,这样才能进行后续的建模工作。
二、建立STL模型在UG软件中,建立STL模型通常需要进行以下几个步骤:1.导入STL文件:在UG软件中打开“文件”菜单,选择“导入”,然后选择扫描到的STL文件进行导入。
导入后软件会自动将STL文件转换为三维模型显示在界面上。
2.修复模型:在导入STL文件后,通常会出现一些模型不完整、缺失、过于复杂等问题。
这时需要对模型进行修复。
可以使用UG软件提供的修复工具,也可以手动修复模型。
3.模型切割:有些模型可能太大或者太复杂,需要进行切割。
UG软件提供了切割工具,可以根据需要将模型切割成较小的部分进行处理。
4.模型优化:建立STL模型之后,可能需要对模型进行优化。
例如去除多余的细节、调整模型形状等。
通过以上步骤,就可以建立一个满足设计要求的STL模型。
在建模过程中,需要不断调整和优化,直到达到最佳效果。
三、思路和技巧进行UG逆向设计时,需要注意以下几点:1.选择合适的扫描工具和软件:在进行实物模型扫描时,选择合适的扫描工具和软件非常重要。
不同的扫描工具和软件有不同的精度和适用范围,需要根据具体情况选择。
逆向工程(Reverse Engineering,RE)是对产品设计过程的一种描述。
在工程技术人员的一般概念中,产品设计过程是一个从无到有的过程:设计人员首先构思产品的外形、性能和大致的技术参数等,然后利用CAD技术建立产品的三维数字化模型,最终将这个模型转入制造流程,完成产品的整个设计制造周期。
这样的产品设计过程我们可以称之为“正向设计”。
逆向工程则是一个“从有到无”的过程。
简单地说,逆向工程就是根据已经存在的产品模型,反向推出产品的设计数据(包括设计图纸或数字模型)的过程。
随着计算机技术在制造领域的广泛应用,特别是数字化测量技术的迅猛发展,基于测量数据的产品造型技术成为逆向工程技术关注的主要对象。
通过数字化测量设备(如坐标测量机、激光测量设备等)获取的物体表面的空间数据,需要经过逆向工程技术的处理才能获得产品的数字模型,进而输送到CAM系统完成产品的制造。
因此,逆向工程技术可以认为是“将产品样件转化为CAD模型的相关数字化技术和几何模型重建技术”的总称。
逆向工程的实施过程是多领域、多学科的协同过程。
从图1中我们可以看出,逆向工程的整个实施过程包括了测量数据的采集/处理、CAD/CAM系统处理和融入产品数据管理系统的过程。
因此,逆向工程是一个多领域、多学科的系统工程,其实施需要人员和技术的高度协同、融合。
三、逆向工程在CAD/CAM体系中的应用逆向工程技术并不是孤立的,它和测量技术、CAD/CAM技术有着千丝万缕的联系。
从理论角度分析,逆向工程技术能按照产品的测量数据建立与现有CAD/CAM系统完全兼容的数字模型,这是逆向工程技术的最终目标。
但凭借目前人们所掌握的技术,包括工程上的和理论上的(如曲面建模理论),尚无法满足这种要求。
特别是针对目前比较流行的大规模“点云”数据建模,更是远没有达到直接在CAD系统中应用的程度。
“点云”数据的采集有两种方法:一种是使用三坐标测量机对零件表面进行探测,另一种是使用激光扫描仪对零件表面进行扫描。
基于UG的快速逆向工程技术UG是一款先进的三维制图软件,可以用于快速逆向工程。
快速逆向工程技术是一种利用软件自动分析和快速重建三维模型的方法。
在逆向工程中,常常需要从物理实物中获取形状数据,再根据这些数据来实现产品设计、仿真、分析等。
在这种情况下,快速逆向工程技术可以提高生产效率和技术水平,大大缩短产品设计周期。
在使用UG进行快速逆向工程技术时,可以使用以下方法:1. 读取点云数据UG软件可以直接读取点云数据,因此可以利用激光扫描仪或其他形态测量设备测量物体形状,生成点云数据,再将点云数据导入UG软件中进行处理。
通过点云数据,可以直观的观察物体形状和完成三维重构。
2. 快速重建模型UG软件支持对点云数据进行快速的模型重建。
首先,需要将点云数据转换为曲面数据。
然后,使用贝塞尔曲线、NURBS曲线等工具来完成曲面重构。
除此之外,UG还可以自动或手动选取特征点、边界等来根据点云数据进行快速重建模型。
3. 优化模型重建的模型需要进行优化和优化。
UG软件可以通过各种分析和仿真工具,如有限元分析,来确定模型的可靠性和设计准确度。
同时,还可以利用各种实用工具来修复重建过程中出现的几何说左,从而提高模型的质量和准确性。
4. 设计和加工通过点云数据生成的模型,可以用于产品设计和制造。
UG可以与其他CAD软件进行快速交换,将模型信息传输到其他CAD软件中进行设计和加工。
在设计和制造过程中,可以使用UG软件进行仿真和分析,以确保产品制造的质量和效率。
总之,UG是一款非常强大的三维制图软件,可以用于快速逆向工程技术。
通过使用UG,可以实现对点云数据的快速重建模型、优化模型、设计和加工等一系列操作。
对于企业和制造商而言,快速逆向工程技术可以大大提高产品设计和生产的效率,缩短生产周期和提高技术水平。
当我们进行数据分析时,首先需要确定数据来源,然后对数据进行收集、清理和分析。
以下是一些常见的数据来源和相应的分析方法。
1. 企业数据企业数据来源包括数据库、电子表格、销售记录和客户反馈等。
ug逆向工程的一般方法和技巧UG逆向造型的一般方法和技巧在产品的开发及制造过程中,几何造型技术已使用得相当广泛。
但是,由于种种原因,仍有许多产品并非由CAD模型描述,设计和制造者面对的是实物样件。
为了适应先进制造技术的发展,需要通过一定途径,将这些实物转化为CAD模型,使之能利用CAD、CAM等先进技术进行处理。
目前,与这种从实物样件获取产品数学模型技术相关的技术,已发展成为CAD、CAM中的一个相对独立的范畴,称为“反求工程”(Reverse Engineering)。
通过反求工程复现实物的CAD模型,使得那些以实物为制造基础的产品有可能在设计与制造的过程中,充分利用CAD、CAM等先进技术。
由于反求工程的实施能在很短的时间内准确、可靠地复制实物样件,因此反求工程成为当前企业先进制造技术的热门话题之一。
利用一些非专业的逆向设计软件(如:UG、Pro/ENGINEER、CATIA等)和一些专业的逆向设计软件(如:Surfacer、CopyCAD、Trace等)进行逆向造型是现阶段反求工程在企业应用的典型例子。
由于公司新产品开发需要,笔者利用UG软件进行零件的反求在外形复杂的汽车冲压件的逆向造型设计中取得较好应用效果。
我们选择的测量设备是英国LK公司的三坐标测量机,可以用来测量特征的空间坐标、扫描剖面、测量分型线以及轮廓线。
此设备获得点的数据量不像激光扫描仪扫描的那么大,所以用一些非专业的逆向设计软件是很合适的。
UG的逆向造型遵循:点?线?面?体的一般原则。
一、测点测点之前规划好该怎么打点。
由设计人员提出曲面打点的要求。
一般原则是在曲率变化比较大的地方打点要密一些,平滑的地方则可以稀一些。
由于一般的三坐标测量机取点的效率大大低于激光扫描仪,所以在零件测点时要做到有的放矢。
值得注意的是除了扫描剖面、测分型线外,测轮廓线等特征线也是必要的,它会在构面的时候带来方便。
二、连线(1)点整理连线之前先整理好点,包括去误点、明显缺陷点。
应用UG逆向设计摘要在高技能人才培养中,用逆向技术,让学员在交互式、三维仿真环境中学习机械专业技术,引导学员对专业进行细致广泛的思考。
本文展示UG逆向一般方法,通过逆向设计实例,介绍UG逆向一般步骤。
关键词UG;逆向;仿真逆向技术(RE);也称逆向工程、反求工程,是在没有产品图样的情况下,用实物进行测量和工程分析,经CAD/CAM/CAE软件进行数据处理、重构几何模型,并生成数控程序,由机床重新加工复制出产品的过程。
它有别于传统的由图样制造产品的正向模式,这项技术一面世,立即受到了人们的重视。
技术引进是吸收国外先进技术,促进经济增长的措施,战后日本仿制欧美产品,采取各种手段获取先进的技术,建立了自己的产品创新设计体系,使经济迅速崛起,成为仅次于美的制造大国。
据有关统计资料表明,各国70%以上的技术都是来自外国,要掌握这些技术,正常途径是通过逆向工程。
因此,任何产品问世,不管是创新、改进还是仿制,都蕴涵着对已有知识、科技的继承、应用和借鉴。
通俗地讲,逆向设计是用现成品,通过测点构线成面造体,在软件中构造三维实体。
在UG中逆向设计,是软件的高级应用。
对现代技能人才来说,掌握逆向设计技术,能迅速全面地掌握产品结构,把握工艺。
在高级技能人才培养中,是机械工程知识的一种交互式学习手段,能引导学员进行细致而广泛的思考。
现介绍UG逆向设计应用中的一般方法和原则。
1 测点和调点测点是在三坐标测量机或激光扫描仪中进行,由软件得到一个IGS的点数文件,在文件下拉菜单中导入到UG中来。
导入的点模型在UG坐标系中摆平放正就是调点,构成基准线面的点要与坐标轴垂直对称,先要把这些点找出来,点摆平放正了,将来构成的基准也就摆平放正了。
2 连线1)点整理,连线之前先整理好点,包括去误点、明显缺陷点,同方向的点放在同一层。
2)点连线,连成的线的质量要求是光顺而误差小,误差大小受特征复杂程度影响,特征单一,一般能做到误差小,特征复杂,误差大。
UG软件在逆向工程中的应用(1)内容摘要:而逆向工程则是一个“从有到无”的过程,就是根据已有的产品模型,反向推出产品的设计数据,包含设计图纸与数字模型。
逆向工程的专业软件有Surfacer、ICEM、CopyCAD与RapidForm等,这些软件非常适合处理大量扫描的点云数据。
同时,我们也对UG在逆向工程中的应用进行了探索,在过程中得到了一些经验,下面全面介绍如下。
二、数据点的输入用UG软件做逆向工程,使用的测量设备大多都是接触式手动三坐标划线机,要紧针对剖面、轮廓与特征线进行测量,测量的数据点不是很多,UG处理起来也比较容易。
一、前言传统的产品设计通常都是“从无到有”的过程,设计人员首先构思产品的外形、性能与大致的技术参数等,再利用CAD建立产品的三维数字化模型,最终将模型转入制造流程,完成产品的整个设计制造周期,这样的过程可称之“正向设计”。
而逆向工程则是一个“从有到无”的过程,就是根据已有的产品模型,反向推出产品的设计数据,包含设计图纸与数字模型。
逆向工程的专业软件有Surfacer、ICEM、CopyCAD与RapidForm等,这些软件非常适合处理大量扫描的点云数据。
比如,对一个小车的外型进行激光扫描,大约能够得到30万个测量点,通过专业的Surfacer软件建构而得到数字模型,达到了预期的效果。
同时,我们也对UG在逆向工程中的应用进行了探索,在过程中得到了一些经验,下面全面介绍如下。
二、数据点的输入用UG软件做逆向工程,使用的测量设备大多都是接触式手动三坐标划线机,要紧针对剖面、轮廓与特征线进行测量,测量的数据点不是很多,UG处理起来也比较容易。
但是本文的车模型用激光扫描测到的数据点多达30万个,这么多的数据点输入UG是很困难的,因此我们在Surfacer软件里对点云数据进行了除噪、稀疏等预处理。
而为了准确地保持原先的特征点与轮廓点,我们大体构造了轮廓线与特征线,与点云数据一起导入UG中,如图1所示。
介绍了在逆向工程中如何用UG做逆向设计。
一般是先输入测得的数据点云,根据数据点连线,然后构建曲面。
最后又介绍了把片体构造为实体的过程和方法。
一、前言
传统的产品设计一般都是“从无到有”的过程,设计人员首先构思产品的外形、性能以及大致的技术参数等,再利用CAD建立产品的三维数字化模型,最终将模型转入制造流程,完成产品的整个设计制造周期,这样的过程可称为“正向设计”。
而逆向工程则是一个“从有到无”的过程,就是根据已有的产品模型,反向推出产品的设计数据,包括设计图纸和数字模型。
逆向工程的专业软件有Surfacer、ICEM、CopyCAD和RapidForm等,这些软件非常适合处理大量扫描的点云数据。
例如,对一个小车的外型进行激光扫描,大约可以得到3 0万个测量点,通过专业的Surfacer软件建构而得到数字模型,达到了预期的效果。
同时,我们也对UG在逆向工程中的应用进行了探索,在过程中得到了一些经验,下面详细介绍如下。
二、数据点的输入
用UG软件做逆向工程,使用的测量设备大多都是接触式手动三坐标划线机,主要针对剖面、轮廓和特征线进行测量,测量的数据点不是很多,UG处理起来也比较容易。
但是本文的车模型用激光扫描测到的数据点多达30万个,这么多的数据点输入UG是很困难的,因此我们在Surfacer软件里对点云数据进行了除噪、稀疏等预处理。
而为了准确地保持原来的特征点和轮廓点,我们大体构造了轮廓线和特征线,和点云数据一起导入U G中,如图1所示。
图1输入数据
三、通过点构造曲线
1.在连线过程中,一般是先连特征线点,后连剖面点。
在连线前应有合理的规划,根据此车的形状和特征确定如何分面,以便确定哪些点应该连接,并对以后的构面方法做到心中有数,连线的误差一般控制在0.4mm以下。
2.常用到的是直线、圆弧和样条线(spline),其中最常用的是样条线。
一般选用“thr oughpoint”方式,阶次最好为3阶,因为阶次越高,柔软性越差,即变形困难,且后续处理速度慢,数据交换困难。
3.因测量时有误差以及模型外表面不光滑等原因,连成的样条线不光顺时还需要进行调整,否则构造出的曲面也不光滑。
调整时常用的一种方法是EditSpline,一般常用Editpo le选项,包括移动、添加控制点以及控制极点沿某个方向移动,方便对样条进行编辑,此外,曲线的断开(divide)、桥接(bridge)和光顺曲线(Smoothspline)也经常用到。
总之,在生成面之前需要做大量的调线工作,调线时可以使用曲率梳对其进行分析,以保证曲线的质量,如图2所示。
图2构造的曲线
四、构造曲面
因为车身要求有流畅的外形、光顺的外表面,因此在构造曲面的时候,要分成若干曲面进行,尤其要保证面和面之间能够相切连续或曲率连续,这样才能形成一个没有接痕的曲面。
另外,构造曲面时,还要根据具体情况选择合适的构造方法。
1.构造曲面的方法
(1)最常用的构造方法是ThoughCurveMesh,不仅可以保证曲面边界曲率的连续性,还可以控制四周边界曲率(相切),而Thoughcurves只能保证两边曲率。
(2)使用较多的还有nxn命令,可以动态显示正在创建的曲面,还可以随时增、减定义曲线串,而曲面也将随之改变。
同样,还可以保持与相邻面的G0、G1以及G2连续。
(3)在构造曲面时,经常会遇到三边曲面和五边曲面。
一般做条曲线,把三边曲面转化为四边曲面,或将边界线延伸,把五边曲面转化成四边曲面,用以重构曲面。
其中,在曲面上,做样条线(curveonsurface)和修剪(trim)是常用到的两个命令,如图3所示。
图3构建的三角面
(4)构造完外表面,要进行镜像处理。
在曲面的中心处常会出现凸起,显得曲面不光顺,一般都是把曲面的中心处剪切掉,然后通过桥接使之平滑。
(5)构造曲面时,两个面之间往往有“折痕”,曲面很不光顺,主要是因为两个面相切不连续造成的。
解决这个问题,可以通过Thoughcurvemesh设置边界相切连续选项,还可以在构造曲面后选择matchedge(NX3)选项,可以使两个曲面的边界相匹配,从而使曲率连续。
另外,即使两个曲面不相接,matchedge命令也可以将一个曲面的边界自动延伸并重合至另一个曲面的边界。
(6)在构造单张且较为平坦的曲面时,直接用点云构面(frompointcloud)将会更方便、更准确。
有时面之间的空隙需要桥接(Bridge),以保证曲面光滑过渡。
当曲面求交时,进行圆角处理也会使两曲面圆滑过渡。
2.构造曲面应注意的几个问题
(1)构面最关键的是抓住样件特征,还需要简洁,曲面面积尽量大,而张数不要太多。
另外,还要合理分面以提高建模效率。
(2)在构建曲面过程中,有时需要再加连一些线条,以便构造曲面,连线和构面需要经常交替进行。
曲面建成后,要检查曲面的误差,一般测量点到面的误差,误差不要超过1m m。
(3)构造曲面阶次要尽量小,一般推荐为3阶。
因为,高阶次的片体使其与其他CAD 系统间成功交换数据的可能性减少,其他CAD系统也可能不支持高阶次的曲面。
阶次高,则片体比较“刚硬”,曲面偏离极点较远,在极点编辑曲面时很不方便。
另外,阶次低还有利于增加一些圆角、斜度和增厚等特征,有利于下一步编程加工,提高后续生成数控加工刀轨的速度。
五、构造实体
构建完外表面后,需要构建实体数字模型。
如果模型较简单且曲率变化不大时,把它们缝合成一个整体,再使用增厚指令就可建立实体,但在大多数情况下却不可能实现,对本文中的模型更是如此。
如果把外表面缝合成一个整体,再把车底补面成为一个封闭的片体,从而成为一个实体,但由于车底部曲面的曲率变化比较大,往往实现不了抽壳命令。
因此,首先需要先偏置外表面的各个片体,再构建出内、外表面的横截面,最后把做出的横截面和内、外表面缝合起来,使之成为封闭的片体,从而自动转化为实体,此过程一般包括以下四个方面。
1.曲面的偏值
用Offset指令同时选多个面或全选以提高效率。
小车外表面各个片体偏值的情况,如图4所示。
图4曲面的偏值
图4中的箭头表示偏值的方向,如果箭头反向,只要输入负值即可。
不是任何曲面都能够实现偏值,不能实现偏值一般有以下几种原因:
(1)由于曲面本身曲率太大,基本曲面有法线突变的情况;
(2)偏值距离太大而造成偏值后自相交,导致偏值失败(本文中把小车片体统一偏值2
毫米);
(3)被偏值曲面的品质不好,局部有波纹,只能修改好曲面后再进行偏值;
(4)还有一些曲面看起来很好,但就是不能偏值,遇到这种情况可用ExtractGeometry转化成B曲面后再进行偏值。
以上四种情况在构造曲面时都可能遇到,要学会分析其原因。
2.曲面的缝合
偏值后的曲面还需要裁剪或者补面,用各种曲面编辑手段构建内表面,然后缝合内表面和外表面。
缝合时,经常会缝合失败,一般有下列几种可能。
(1)缝合时,缝合的偏体太多。
应该每次只缝合少数几个片体,需要多次缝合。
(2)缝合公差小于两个被缝合曲面相邻边之间的距离。
遇到此类问题,一般是加大缝合公差后,再进行缝合。
(3)两个表面延伸后不能交汇,边缘形状不匹配。
如果片体不是B曲面,则需要先将片体转化为B曲面,使之与对应的另一片体的边匹配,再进行缝合。
(4)边缘上有难以察觉的微小畸形或其他几何缺陷。
可局部放大,进行表面分析检查几何缺陷,如果确实存在几何缺陷,则修改或重建片体后重新缝合。
3.缝合的有效性
最后需要注意的是,虽然执行了缝合命令,计算机也没有给出错误提示,看似缝合成功,其实未必。
有的片体在缝合完成后,放大时会看到有亮显点或亮显线,甚至还有空隙。
因此,在缝合完成后,一定要立即检查缝合的有效性。
若在缝合线上出现了亮显点或亮显线,就意味着此部位没有缝合成功,必须取消缝合操作,重新进行缝合,否则将给后续的实体建模工作带来困难,但如果仅外周边亮显,则说明缝合成功,如图5所示。
图5内外表面与横截面的缝合
4.生成实体
把内、外表面和横截面缝合成一个闭合的片体,则片体将自动转化为实体,如图6所示。
图6实体
六、小结
总之,用UG软件做逆向设计是比较耗时的,而且在点云的处理和构建片体方面,都不如专业逆向软件(如Surfacer、Rapidform等)方便。
但是,UG做逆向设计的一些思想和方法,比如如何构线和构面、如何根据产品特征进行规划以及分割产品等,对使用专业逆向软件做逆向设计也会有所帮助,实际上,这也是做好逆向设计的关键。