[发明专利]基于布尔运算与逆向工程精确修改原CAD模型的方法

摘要

本发明一种基于布尔运算与逆向工程精确修改原CAD模型的方法，根据逆向工程重构出一次复模后成品的模型，将重建的模型与原模型进行误差分析，在误差分析报告的基础上，分析各种因素影响的效果，找出主要影响因素，并根据主要影响因素进行有限元分析并提出优化方案，最后通过实验验证优化方案。本方法与传统的根据工艺人员与技术人员的经验多次试模相比深入了解了影响精度的原因，大大节省了多次试模的成本；与基于CAE对对各种因素都分析相比减少了计算量,指明了分析误差的方向，提高了效率。

主权项

基于布尔运算与逆向工程精确修改原CAD模型的方法，具体步骤如下，其特征在于：1）在计算机上设计出CAD模型；2）通过3D打印或CNC加工的方法制造出原模型，将原模型称为模型一；3）利用硅胶模复模技术，根据模型一制作出硅胶模具并进行真空注型，得到一次复模的成品，称之为成品一；4）利用手持式扫描仪对成品一进行扫描，得到点云数据；5）将点云数据在Geomagic Studio软件中进行处理，分别运用删除非连接项、删除体外孤点、减少噪音、封装、按曲率填充单个孔、快速光顺、去除特征、网格医生相应命令对获得的数据进行处理与筛选，保留误差较小的点云数据；6）将处理好的点云数据在Geomagic Studio软件中进行特征提取，根据处理好的点云数据运用拟合命令，从中提取出精确的模型特征，将提取好特征的模型称为模型二；7）将提取好特征的模型与CAD模型一同导入到Geomagic Control软件中，设置CAD模型为Reference,提取好特征的模型为Test，利用Test中的特征与Reference中的特征将两模型进行基于特征的对齐，为了消除人为对齐误差，再将两模型进行最佳拟合对齐；8）对对齐好的模型进行误差分析，运用3D比较命令，设置误差色谱，得出成品一与CAD模型的误差分析报告，并进行误差色谱分析；9）在误差分析报告的基础上，根据误差色谱图，得出各处误差尺寸，总结分析影响成品一精度的因素，根据实际设计中对成品一精度的要求，找出对成品精度影响较大的因素；10）在有限元分析软件ANSYS中，对由误差分析报告总结出的因素如何影响成品一的精度进行精确分析，并将精确分析结果与实际情况进行对照，确保分析的准确性；11）在有限元精确分析各主要因素如何影响成品一精度的基础上，根据误差尺寸修改CAD模型，由于一般误差尺寸不能精确求出，故对CAD模型尺寸的修改按以下步骤；步骤一，首先在Magic软件中求出模型二与CAD模型的质心；步骤二，将模型二与最初的CAD原型件在Magics软件中进行质心对齐，使两模型空间上的基准位置统一；步骤三，对对齐好的两模型进行布尔运算，将CAD原型件模型在MAGICS软件环境下“差”去模型二的模型，得到一个新模型称为模型三；步骤四，将模型三在Geomagic‑Studio软件中对模型的每个面独立分割出来；步骤五，回到Magics软件中进行补偿，以CAD模型外侧平面为镜像平面，将第一次布尔运算后分割的独立面逐个进行镜像对称形成副本，并删除原独立面；步骤六，再次将所有镜像后的独立面和CAD模型进行“并”的布尔运算得出初步优化模型；步骤七、将初步优化模型导入Geomagic Studio软件中运用表面光顺与网格医生命令，提高模型的表面质量，得出最终优化模型。