[发明专利]基于CAD模型修正与测量路径规划的反求方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种基于CAD模型修正与测量路径规划的反求方法，用于机械零件的设计加工，属于机械逆向工程技术领域。

背景技术：

反求工程，也称为逆向工程，是指设计人员根据已有的零件原型，采用某种测量设备对其进行数字化处理，再根据测量数据反求得到其CAD模型，生成数控代码，加工出新零件的过程。实施反求工程需要高精度的测量设备和专业反求软件，前者广泛采用三坐标测量机，后者多为通用商业软件。上述设备和软件大多价格昂贵，许多中小企业无力或无意购买。随着加工中心的大量使用，在加工中心主轴上装上三维导电测头，辅以相应测量与反求软件构成在机测量反求系统，也可以实现反求工程。但在该系统中，如果按照常规思路对工件所有组成要素进行测量，必然需要大量的测点数据，这将使测量过程变得非常漫长，数据信息处理量非常庞大，而且还会有复杂曲面难以拟合的问题。因此，简单易行的反求方法对于基于在机测量装置的反求系统在中小企业中推广应用非常重要，是当前急需解决的问题之一。

发明内容：

本发明目的是提供一种基于CAD模型修正与测量路径规划的反求方法，简单易行，快速精确，便于推广，解决背景技术存在的上述问题。

本发明目的是通过下面的技术方案实现的：

一种基于CAD模型修正与测量路径规划的反求方法，包含如下步骤：①在UG NX4.0软件中建立工件的大致初始模型；②选取关键几何要素，规划测量路径；③根据路径文件生成测量主程序；④执行测量主程序，测量被测要素；⑤重构被测要素；⑥修正初始模型；⑦依据最终CAD模型，生成数控代码，传递给数控加工设备，实现零件加工，完成反求过程。

本发明更具体的方法步骤如下：

(1)在UG NX4.0软件中建立工件的大致初始模型

利用普通测量工具(如卡尺、高度尺等)对工件进行简单测量，利用测得的数据在UG NX4.0软件的模型空间中建立工件的大致初始模型；

(2)选取关键几何要素，规划测量路径

分析工件技术特点和精度要求，选取需要精确测量的关键几何要素(如：平面、圆柱面、圆孔面等)，规划测量路径；在UG模型空间中，测量路径由操作者在工件表面或周围添加一系列断续的路径点来描述；将规划完后的路径点信息保存为纯文本的路径文件；

(3)根据路径文件生成测量主程序

在要素测量与重构软件中读入上述路径文件，根据该文件中的路径信息生成测量主程序，检查确认后将该测量主程序通过串口数据线传送到加工中心；

(4)执行测量主程序，测量被测要素

在加工中心上执行该测量主程序，按照规划好的测量路线依次对路径点中的测量点进行测量，测量过程中根据测量点所属的几何要素调用相应的要素测量宏程序；测得的数据经串口数据线传送到装有要素测量与反求软件的计算机中，并写入数据库；

(5)重构被测要素

要素测量与重构软件读取数据库中的测量点数据，根据测量点所属的要素类型调用相应的要素重构程序，计算求得该要素的模型参数，并以IGES接口文件的形式保存；

(6)修正初始模型

在UG NX4.0的工件初始模型空间中读入上述IGES接口文件，获得被测要素的几何模型；将测得的要素几何模型与原有的工件初始模型手工运算，修正初始模型，并可根据需要进行改进设计，得到该工件的最终的CAD精确模型；

(7)依据最终CAD模型，生成数控代码，传递给数控加工设备，实现零件加工，完成反求过程。

本发明所述的路径点，其特别之处是：

(一)点与点之间有先后顺序，先生成点顺序在前，后生成的点顺序在后，测头按照点生成的先后顺序依次测量；

(二)为保证测量的快速性、精确性和安全性，将路径点分为三种：测量点、过渡点和基准点；测量点是测头必须每次都要实际测量的点，测量点一定都位于被测要素表面上；过渡点只是为了使测头安全移动而添加的路径信息点，测头在过渡点处不测量，只过渡一下，过渡点可以位于实体的某个表面上，也可以不在实体上；基准点是为了使加工中心所用的工作坐标系与UG NX4.0模型空间中的工作坐标系相协调而设定的，用于坐标换算；

(三)为相互区分，每个路径点都有不同的属性，包括顺序号(ID号)、坐标值、所在图层、颜色等信息；依据“所在图层”属性区分其属于哪个被测几何要素及要素类型。例如规定：1-20层为平面层；21-40层为圆柱层；41-60层为圆孔层，其它要素所属图层向后类推，100层上的点为基准点。过渡点和测量点之间依据“颜色”属性来区分。规定：测量点为蓝色，颜色代号212，过渡点为红色，颜色代号191。