高精度鈑金件逆向數(shù)字化快速開(kāi)發(fā)
發(fā)布日期：2021-7-4
鈑金件逆向數(shù)字化開(kāi)發(fā)過(guò)程長(zhǎng)、影響因素 多，包括數(shù)據(jù)采集、模型重建、開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)、模擬 仿真等，精度是成功的關(guān)鍵之一。精密鈑金逆向工程在沖 壓成形領(lǐng)域精度方面的研究取得了進(jìn)展[1～5] ，鈑金件數(shù)字化開(kāi)發(fā)相關(guān)方面的研究較多[6～8] ，鈑金件逆 向數(shù)字化開(kāi)發(fā)相關(guān)方面的研究較少[9,10]。本文提出 了鈑金件逆向數(shù)字化快速開(kāi)發(fā)精度分配與控制方 法。以覆蓋板為例，利用UG軟件，通過(guò)合理分配 和控制精度的方法，實(shí)現(xiàn)了高精度逆向開(kāi)發(fā)鈑金 件數(shù)字化產(chǎn)品。
1 鈑金件逆向數(shù)字化快速開(kāi)發(fā)精度分析
產(chǎn)品逆向數(shù)字化模型構(gòu)建是產(chǎn)品數(shù)字化模型 開(kāi)發(fā)的重要方法之一。鈑金件逆向數(shù)字化快速開(kāi) 發(fā)過(guò)程中，總誤差主要由逆向產(chǎn)品模型誤差，再 設(shè)計(jì)誤差，仿真分析誤差，驗(yàn)收評(píng)估誤差等四部 分組成。鈑金件逆向數(shù)字化快速開(kāi)發(fā)過(guò)程誤差分 配，如圖1所示。
2 實(shí)例 2.1 鈑金件逆向數(shù)字化快速開(kāi)發(fā)精度要求 通過(guò)ATOS三維光學(xué)掃描系統(tǒng)，獲得的原始鈑 金件點(diǎn)云如圖2所示。通過(guò)利用UG軟件，對(duì)其進(jìn)行 逆向數(shù)字化快速開(kāi)發(fā)全過(guò)程精度要求為0.10mm。
2.2 鈑金件逆向產(chǎn)品模型階段誤差分析
2.2.1 數(shù)據(jù)采集誤差 ATOS掃描系統(tǒng)掃描鈑金件時(shí),數(shù)據(jù)采集誤差一 般控制在0.05mm左右。
2.2.2 模型重建誤差 基于UG軟件的鈑金件點(diǎn)云劃分區(qū)域，如圖 3所示。其中，Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū)和Ⅲ區(qū)為大面積曲面 片，Ⅳ區(qū)為小面積過(guò)渡曲面片。 圖3 原始鈑金件點(diǎn)云分區(qū) 基于UG軟件的Ⅰ區(qū)曲面片構(gòu)建如圖4(a)所 示，Ⅰ區(qū)曲面片構(gòu)建誤差如圖4b所示。由圖4(b)可 知，△Ⅰ區(qū)曲面片構(gòu)建為2.93×10-5mm。
�、騾^(qū)曲面片構(gòu)建如圖5(a)所示，Ⅱ區(qū)曲面片構(gòu) 建誤差如圖5(b)所示。由圖5(b)可知，△Ⅱ區(qū)曲面片構(gòu)建 為2.91×10-5mm。
�、髤^(qū)曲面片構(gòu)建如圖6(a)所示，Ⅲ區(qū)曲面片構(gòu)建誤差如圖6(b)所示。由圖6(b)可知，△Ⅲ區(qū)曲面片構(gòu)建 為2.85×10-5mm。
Ⅳ區(qū)曲面片構(gòu)建如圖7(a)所示，Ⅳ區(qū)曲面片構(gòu) 建誤差如圖7(b)所示。由圖7(b)可知，△Ⅳ區(qū)曲面片構(gòu)建 為3.02×10-4mm。 曲面片構(gòu)建誤差計(jì)算方法如公式(1)所示。 △曲面片構(gòu)建 =MAX(△Ⅰ區(qū)曲面片構(gòu)建,△Ⅱ區(qū)曲面片構(gòu)建,△Ⅲ區(qū) 曲面片構(gòu)建,△Ⅳ區(qū)曲面片構(gòu)建)
(1) 根據(jù)式(1)，曲面片構(gòu)建誤差為3.02×10-4mm。 Ⅰ區(qū)曲面片、Ⅱ區(qū)曲面片、Ⅲ區(qū)曲面片和 Ⅳ區(qū)曲面片的數(shù)字化拼接如圖8(a)所示，拼接 誤差如圖8b所示。由圖8(b)可知，拼接誤差為 0.0085mm。根據(jù)圖1，結(jié)合式(1)，模型重建誤差 公式如式(2)所示。 △2 模型重建=△2 曲面片構(gòu)建+△2 數(shù)字化拼接
(2) 將曲面片構(gòu)建誤差3.06×10-4mm，數(shù)字化拼 接誤差0.0085mm，代入式(2)，模型重建誤差為 8.51×10-3mm。由圖8(a)可見(jiàn)，Ⅰ區(qū)域存在拼接褶皺 缺陷，Ⅱ區(qū)域存在拼接孔洞缺陷，需要進(jìn)行局部修 改，消除該缺陷，改善鈑金件整體的光順效果。
2.2.3 逆向產(chǎn)品模型誤差 模型創(chuàng)建誤差公式如式(3)所示。 △2 模型創(chuàng)建=△2 數(shù)據(jù)采集+△2 模型重建 (3) 將數(shù)據(jù)采集誤差0 . 0 5 m m，模型重建誤差 8.51×10-3mm，代入式(3)，模型創(chuàng)建誤差為 0.051mm。逆向產(chǎn)品模型誤差公式如式(4)所示。 △2 逆向產(chǎn)品模型=△2 模型創(chuàng)建+△2 模型評(píng)估 (4) 將模型創(chuàng)建誤差0.051mm，模型評(píng)估誤差一般 控制在0.02mm左右，代入式(4)，逆向產(chǎn)品模型誤 差為0.055mm。