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数字形状采样及处理--快速 准确 自动化 一个都不能少
作者:张华
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三维扫描仪展厅
三维激光扫描仪, 激光跟踪仪, 3D点云软件, ...
数字形状采样及处理(Digital Shape Sampling and Processing, 简称DSSP)技术可以数字化采集物理对象并创建具有相关结构特征的精确3D 模型, 以用于设计、工程、检测和逆向工程等项目实施,随着其技术的日趋成熟,DSSP 在汽车制造、检测、新品开发和模具设计等众多领域发挥着越来越重要的作用。

直属于北京汽车工业控股有限责任公司的北京汽车研究总院(以下简称研究总院)承担着公司“北京”牌轿车、中高档SUV和轻型越野车等研发工作,此外还肩负着第二代军车的设计和研发任务。在研究总院诸多的工作诸如设计、研发、试制等环节中对于测量的需求是必不可少的。“我们最早接触杰魔( 英文名:Geomagic) 软件是在2004 年的时候,当时还是研究总院的前身北京吉普汽车有限公司,因为承接了二代军车的研发工作而采购了一部FARO 公司的七轴测量臂,该测量臂的配套软件就是Geomagic Studio7.0。”北京汽车研究总院试制试验部工程师排迎春先生回忆说,“当时是北京吉普的产品部为了新车造型测量而引进的,在后来使用过程中我们发现Geomagic Studio 软件非常好用,尤其是使用Geomagic Studio 处理点云速度相当快,效果也很好(见图1)。”

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图1 排工为我们演示Geomagic软件的扫描功能

“杰魔软件经常与一些优秀的硬件测量设备合作销售,像FARO、HEXAGON、GOM 公司等扫描设备供应商都与我们有良好的合作关系。”杰魔(上海)软件有限公司应用工程师朱本璋先生如是说,“杰魔软件通过快速、准确、自动化地处理各种扫描设备采集的数据,从而实现逆向工程、三维检测、工程分析及可视化等不同的应用。”

逆向工程软件

2007 年研究总院成立之后,FARO 测量臂又被划分到了试制试验部,“因此得以有更多的机会使用并了解Geomagic Studio 软件的诸多功能。”排迎春工程师如是说,“测量臂属于硬测头接触式测量,主要是测量一些车身的关键点和装焊胎具,还有就是利用杰魔软件的扫描功能,扫描车身的外形,以及后期快速处理点云数据,这也是我们主要的两个工作。”

说起处理点云朱本璋介绍说,现在市场上提供逆向工程的软件供应商有许多家,其处理方式大致分为两种:一种是传统的手动方式,由点构线然后再构成面;另一种就是以Geomagic Studio 为代表的自动处理方式,直接从点到三角形到曲面,由于整个过程是自动完成的,因此速度大为提高。“使用Geomagic Studio 可以对物体进行快速扫描并自动生成准确的数字模型,效果相当好。”提起使用Geomagic Studio 的感受排工赞赏有加,“在计算机硬件相同的前提下,使用Geomagic Studio 处理点云的速度相当快,对点云的批量化处理也很好,一次大约可以处理1亿个点云,这是其他软件很难达到的,三角面片处理功能也非常强大,而且除了自动、快速外其准确度很高,其生成的数字模型可以很精确的反应被测实体(见图2、3)。”

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图2 扫描的点云

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图3 生成的三角网络

据介绍研究总院也曾用过其他图1 排工为我们演示Geomagic软件的扫描功能品牌的软件处理点云,“与之前的软件相比,Geomagic Studio 不管是批处理点云的速度还是方式都相当方便,优势明显。”

3D 检测软件

“杰魔软件除了处理点云的功能外,还具有检测功能,”排工补充说,“根据研究总院业务发展的需求,我们已经决定在今年上半年要对原有Geomagic Studio 进行升级外,还会再购置其Geomagic Qualify 这个新的软件。”

“在我们的日常工作中少不了对车身和各种零件的检测,以前多采用检具来完成这些工作。但是使用检具也有很多不利的地方如:制造费用高、周期长,而且对于检测车身等复杂曲面来说,检测结果的精确度显然无法得到保证。”排工介绍说,“如果我们购置了杰魔公司的Geomagic Qualify 软件,这一切就变得轻松自如了。因为使用Geomagic Qualify 可以直接提取点云,然后与CAD 数模进行比较,这样不仅速度快而且也很精确。”

参数化设计

“现在逆向工程软件发展趋势是参数化设计,不过很遗憾我们现在使用的版本还不具备这个功能。”排工有点遗憾地表示,“由于单位变更以及使用部门的改变等一些问题致使到现在为止我们还是使用的Geomagic Studio8.0 老版本。此前杰魔公司的朱本璋工程师也给我进行过Geomagic Studio10.0版本的部分技术培训,新版本处理点云的方式和速度及参数化设计都有了更大的突破,Fashion 造面模块也印象深刻,很显然我现在非常期待该软件的升级。”

“我们公司有望在2009 上半年推出Geomagic Studio11.0 这一新版本。”杰魔公司的朱工介绍说,“显然与10.0 相比11.0 版本又增加了许多新的功能,毫无疑问客户会为此感到兴奋。”

“至于排工提到的参数化设计问题,在Geomagic Studio10.0 版本里就已经具备了。”朱工补充说,“杰魔公司已经与PTC、Autodesk和SolidWorks 公司合作成功开发出了相应的CAD 插件。通过相应的CAD 插件,可以直接把在Geomagic Studio 10.0 里面生成的曲面(如拉伸面,旋转面,拔模面,自由曲面等)传输到Pro/E 3 或者4,Inventor 2008 或2009 或SolidWorks软件里面,而且在相应的CAD 软件里面包含有相应特征的参数,达到了完美的统一。新推出的11.0版本可以兼容更多的CAD 接口,方便用户使用(见图4)。”

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图4 杰魔公司的朱本璋工程师(左)为排工演示Geomagic 软件的参数化操作

“ 如此一来,经过扫描零部件后Geomagic Studio 建立起的数模就可以直接被用户修改,而任何修改后的参数都可以直接在CAD里进行体现,那样再进行设计就相当方便了。”排工兴奋地表示,“单位的采购计划已经敲定,真希望Geomagic Studio 的升级问题和Geomagic Qualify 的采购可以尽快到位。”
文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者,请点击此处) (6/9/2010)
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