1、1基于 IMAGEWARE 鼠标外壳逆向工程技术摘要：逆向工程作为一种产品创新设计的重要手段，其应用越来越广泛。以鼠标外壳为研究对象，论述了逆向工程技术与快速成型技术相结合的方法。在逆向工程中应用 IMAGEWARE 软件处理三维激光扫描仪测量得到的鼠标外壳云数据，在 PRO/E 软件实现实体模型的重构。 关键词：逆向工程；鼠标；快速成型；点云数据 中图分类号：TP391.72 文献标识码：A 文章编号：1008-4738（2013）02-0107-02 1 逆向工程技术 逆向工程技术是相对于正向工程技术而言的，又叫反求工程技术。正向工程就是传统的由设计人员先设计产品图样，然后按照图样由技术操
2、作人员加工出产品实物的过程。而逆向工程技术则是先由三坐标测量仪或者三维激光扫描仪对现有产品或者模型进行扫描测量，得到产品的三维轮廓数据，再应用反求软件进行曲向重构最终将实体模型转变为 CAD模型，并对重构的 CAD 曲面进行在线检测与精度分析、评价构造效果，最终生成 IGES 或 STL 数据，据此就能进行快速成型或者 CNC 数控加工1 。2 鼠标外壳逆向工程开发流程 本文针对鼠标外壳逆向工程开发流程的设计思路分为：（1）鼠标样品外观创意设计。根据用户群手型特征，经过深入探讨和分析，明确设2计方向后，设计师开始手绘鼠标设计草图；（2）鼠标外壳油泥模型制作。油泥模型制作是最重要的一个环节，如果
3、油泥模型制作有误差，将会导致最终成品的失败。只有经过反复的实验和测试，以求达到最完美的设计效果；（3）通过数字化测量仪获取鼠标外形的点云数据；（4）利用反求软件 IMAGEWARE 对点云数据进行处理；（5）利用 PRO/E 软件构建鼠标外壳的三维 CAD 曲面；（6）运用快速成型技术或者数控加工完成鼠标模型制造工艺成型等一系列过程。 首先采用 Photoshop、3DMax、Alias 等软件对鼠标外观创意设计作品进行三维样机设计与图像处理。再根据创意设计进行油泥造型，然后通过三维激光扫描仪获得鼠标外壳的油泥造型点云模型。最后应用Imageware、Icemsurf 或者其他专业逆向工程软件
4、完成点云曲面造型、鼠标细节结构与装配设计。负责鼠标外壳造型的设计师依据最终的产品进行鼠标外壳模具设计、工艺流程设计，完成鼠标外壳的最终成型。 鼠标外壳逆向工程中的创意设计与油泥造型主要考虑产品外观的美学设计与使用者的最佳手感舒适度设计，这在一定程度上要依赖产品创意师与油泥师对产品市场占有率与使用者感观体验意见的收集与艺术修养。本文重点针对鼠标外壳逆向造型的后期工作，即借助计算机辅助设计的手段的逆向工程技术，高效优质地完成鼠标外壳的数字化模型构造与几何测量、模具制造与快速成型等。 2.1 鼠标外壳点云数据采集 对鼠标外壳实体进行点云数据采集，这是逆向工程实现的基础和关键技术之一，为了获取高精度的
5、点云数据，一般采用三维激光扫描仪进3行非接触式测量。测量之前，在鼠标表面均匀喷涂反差剂，待干燥后进行扫描。然后用 Surface 软件打开扫描文件，对扫描到的点云数据进行分层、排序与精简处理。 2.2 鼠标外壳点云处理 扫描完成获取点云后，接着进行反求建模。反求建模我们采用Imageware 软。Imageware 是目前广泛采用的典型逆向工程软件。Imageware 软件处理鼠标外壳点云的过程是：（1）读入鼠标外壳的点云数据，设定分层维量实现数据分层；（2）完成数据排序并判断整个模型是否有多重点云存在，压缩不必要的数据点，在保证曲面几何精度的前提下生成适合后续任务的结构；（3）将多个点云注册
6、在一起，构成一个整体的鼠标外壳点模型；（4）显示并查询点云，去除不良点或噪声点；（5）观察点云并提前计划点云网格和部分，为鼠标外壳的曲面设计作准备；（6）创建点云网格和部分，再对点云进行平滑光顺处理；（8）查询点云的精确度和光顺度，再去除杂点；（9）通过点云拟合光顺曲线并保存为 IGS 格式。 王晓萍，王珂，李顺军：基于 IMAGEWARE 鼠标外壳逆向工程技术HTSM） DM（ 十堰职业技术学院学报KG9*22013 年第 2 期KG11*2第 26卷第 2 期HTDM） 2.3 在 Pro/E 三维造型软件中实现鼠标外壳实体模型的重构 在 Imageware 中将生成好的光顺点云曲线保存为
7、 IGS 格式文件，然后在 Pro/E 软件中打开 IGS 文件，通过 Pro/E 应用软件的创建基准轴、4基准面、曲面特征等命令，对鼠标外壳曲面进行适当修剪以及其他设计。利用正向 CAD 软件的优势，完成如曲面的剪切与合并、倒圆角、确定孔位、凸台等细节结构特征设计，得到鼠标外壳曲面，再运用实体化命令，得到实体化后的鼠标外壳三维实体，再将实体化模型加厚，为进一步创新设计提供方便。同时，在正向 CAD 软件下进行装配与间隙调整等对于产品的系统开发是非常有必要的，可以减小后续模具设计制造、产品总体装配的潜在风险。 3 鼠标外壳的快速成型制造 将实体化后的鼠标外壳数字模型转化成 STL 格式文件，使
8、用美国生产的 BST768 快速成型机对鼠标外壳进行快速成型制造2。将 STL 文件调入快速成型分析软件中，设置快速成型打印为 solid（实心）打印，进行快速成型打印，得到预期鼠标外壳的快速成型件3。 4 结语 随着现代化企业产品开发周期的缩短，用户对产品质量要求越来越高，特别是产品的外观质量更是要求美观实用，使产品逆向工程技术在新产品开发过程中得到了充分应用。本文以鼠标外壳为研究对象，探讨如何利用 Imageware 软件和 Pro/E 软件相结合，完成鼠标外壳三维模型的实体化构建。这种方法不仅能得到原实物模型的精确复制品，而且还可以进一步修改数模和产品图纸。 参考文献 1 王华侨，李玉丰，盛学斌.基于 UG NX/Image Ware 产品逆向工程技术及其应用研究J.CAD/CAM 与制造业信息化，2007（5）：110. 52 慈瑞梅.逆向工程实体模型重建技术与研究J.机械设计与制造，2010（8）：139. 3 孙福辉.逆向工程中重构 CAD 模型的若干关键技术研究：D.北京：北京航空航天科技大学，2001（8）：48.
