1 概述
逆向工程（也称反求工程Reverse Engineering简称RE）是指将已有产品模型或实物模型转化为工程设计模型或概念模型，并且在此基础上对已有产品进行解剖、深化和再创造，这种思维先于实体、再用实体反证思维的逆向逻辑形式，称之为逆向工程。传统的模式为概念设计到数字化模型再到工程化产品，而逆向设计恰好相反，是利用逆向化扫描设备获取实体模型表面点云，在利用CATIA 设计软件对点云处理后构建模型，最大限度保持进过评审检查后在制造工程化产品。本文简要介绍了重卡典型零件：加长纵梁的逆向过程，通过逆向技术的应用缩短工装开发及验证周期，在生产加工过程中取得了良好的效果。
2 逆向过程
CATIA 软件逆向过程如图1所示。
图1
通过数字外形编辑模块（DSE）对数据进行导入、导出、绘制交线等功能基本能够满足对点云处理的要求。快速曲面创建模块（QSR）生成扫描线、曲面填充、光顺处理等工作，创成式外观设计（GSD）完成最基本的曲线、曲面、扫略、面面倒角等功能，拟合出光顺曲面后进入零件设计模块定义材料厚度。CATIA 软件支持多种点云的格式（如 STL、IGS 等）本文以重卡制件：加长纵梁为例对逆向过程做一简要介绍。
2.1 数据采集
本文选取形创公司Handyscan 3D 系列手持式自定位三维扫描系统进行逆向扫描，扫描仪包括高分辨率的CCD 系统, 2个CCD 及2个十字激光发射器和1个单线激光发射器，扫描更清晰和精确。在贴定位标点时应注意反光点必须在不少于20mm的距离并且离开边缘12mm以上的位置随即黏贴在制件表面。反光点可以使系统在空间中完成自定位，扫描过程中需保证在扫描仪视野中必须有3~4 个反光点，通过扫描可自动生成STL三角网格面，STL 格式可快速处理数据可内、外扫描，无限制。可多台扫描头同时工作扫描，所有的数据都在同一个坐标系中定位目标点精度：可达 0.03mm。
Handyscan700 高精度手持式自定位三维激光扫描仪
2.2 数据处理
由于受外界光线和被测物体表面质量的影响，用激光扫描仪采集数据时经常会出现一些异常数据（如“坏点”、“跳点”等）。影响曲面重构的精确性。为保证后续曲面重构点云数据的精确性，我们需要将这些异常点除去，故在进行模型的逆向重构前需要先对扫描所得点云数据进行预处理。消除噪声点：由于在扫描过程中背景元素也会被一同扫人，因此产生噪声点，所以，必须将这些噪声点进行清理，只保留有效点云，这样不仅能加快数据处理速度，也能防止噪声点干扰后续点云处理。因此首先进行杂点的去除，在GeomagicControl 中有手动删除和自动过滤噪声点两种方法，在这里我们选用手动删除即可。点云数据精简：在扫描时为了能够得到精确完整的数据模型，通常需变换物体不同方位扫描，这就不可避免的造成点云数据重叠。为点云数据的存储和操作带来了困难。为解决上述问题，在保证点云数据必要精度的前提下，减少扫描所得点云数据的数据量是很有必要的。在Geomagic Control 软件中点云数据的精简，只需要设置一个采样百分比就可以将点云数据均匀减少，简单易于操作。
3 CATIA逆向建模
3.1 逆向数据的导入
在CATIA 软件中新建一个文件，切换到DSE（数字编辑器）工作台，选择import（导人）图标，会弹出如图１所示的对话框，通过该对话框将测量所得到的产品点云数据导入CATIA 软件在导人数据时，应首先在Format（格式）下拉列表框中选择数据的格式，在本文中数据以STL为例。选择文件，前期已处理过异常数据Scale factor 对话框中选取1.0，其它选项一般为默认值，将完整数据导入。单击“应用”按钮（图2），即可将数据输入到CATIA软件中，逆向过程中应尽量采用带参设计，方便后期产品更改。
图2
切换着QSR模块中的Planar Sections命令选取断面较长方向进行切割选取相交断面，截断面在创成式模式下通过交线创建通过交线的平面，进入草图模式对交线进行拟合后运用拉伸、剪裁和倒角等处理，在自由造型FreeStyle 分析工具对曲面质量进行分析，将所有曲面进行结合并检查曲面连接情况，达到理想曲面后（逆向装配面与点云数据0.2mm以内、逆向非装配面与点云数据0.5mm以内）图3，切换至零部件设计定义材料厚度。需首先观察产品特征，如果对称性较强，可拟合一半数据后利用镜像等命令提高拟合设计效率。
图3
4 结束语
冲压工艺需将工序DL 图（模具工艺构件图）提供给模具设计人员进行设计、制造，因制件实物在加工过程中存在变形，在工装验证过程中存在模具附型面与实物不符问题，以往仅靠钳工现场反复修模解决干涉问题，费时费力。而且修模后造成模具实物型面与设计基准产生偏差，后序复制、维修造成一定困难。若采用逆向工程技术设计出实物模型，可大幅提高模具验证效率，降低制造成本。
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