摘要：近年来我国科技水平的提升，建筑行业的施工技术在不断的提高。在信息化的现代社会中，制造行业的竞争日趋激烈。产品更新速度不断加快，生产方式日趋小批量、多品种。因此，产品开发的速度和制造技术的柔性就变得十分关键。在实际应用中，由于用CAD软件绘制零件模型相当费时费力，而目_工程界提供的往往是实物，需要由实物制造模具或在它的基础上改进设计。因此，提供了由实物直接获得三维CAD模型途径的逆向工程技术便在此背景下应运而生并得到了迅猛的发展。本文就逆向工程技术在复杂铸造模具制造中的应用展开探讨。
关键词：逆向工程；复杂模具；传统制造
引言
逆向工程（简称RE），又称反求工程或逆向设计，是将已有产品模型（实物模型）转化为工程设计模型和概念模型，并在此基础上进行工程分析和再创新设计的一种方法和应用技术，可有效提高产品的技术水平，缩短设计周期，增强产品竞争力，是消化、吸收先进技术，创新和开发各种新产品的重要手段。现代制造业是国民经济发展的支柱，其生产过程会应用到逆向工程技术。特别是在模具的设计生产制造中，逆向工程体现出的优势更加明显，对提高模具行业整体发展具有重要作用。
1逆向工程技术与传统制造技术
逆向工程是针对一现有的实物，利用3D数字化测量仪器准确、快速地测得其轮廓坐标，并进行三维CAD曲面重构，编辑修改后，传至一般的CAD/CAM系统，再由CAM产生刀具的NC加工程序代码送至CNC加工设备制作所需的模具，或者送到快速成型机将样品制作出来，经审查满意后再制作相应的模具。而传统的设计过程(也称顺向工程)是根据产品的功能和用途首先进行概念设计，然后通过CAD输出产品的设计图纸，经审查无误后，编制NC代码并输入CNC加工设备进行产品加工或者通过快速成型机制作样品。
2逆向工程技术设计过程分析
（1）集成软件应用。现阶段，CAD集成系统软件的应用，主要是直接以商品的形式体现，因此，在逆向工程技术的应用中，要注意选用最为合适的集成系统软件，具体而言，使用CAD的过程，可以划分为四个步骤：一、将数字化点输入其中，并且对其进行处理，尤其要注意发生变化的数据，然后，将所有的数据输入其中；二、构造出模型的相应特征，与此同时，还要对二次曲面进行划分；三、促使实物模型更加清晰，这一目的的实现，需要建立在相关点数据之上；四、这也是最后一步，即制造模具，并对其做出一定的合理的处理。（2）三维数据收集。当前，三维数据的收集，主要途径是通过三维激光扫描抄数系统完成的，通过这一系统，能够实现对前期准备工作中设置和形成的所有标记和数据进行全面的扫描，同时，可以实现对所有数据的合理、科学合并。除此以外，在扫描期间，需要使用先进的自定位技术，最大限度上保证测量精度，将其控制在0.1毫米到0.5毫米之间，在此基础上，通过十字激光，对合并后的数据进行扫描，最终，产生一个三角面。为保证数据的可靠性，数据的输出通常以STL的形式进行。（3）零件实物几何建模。使用逆向工程技术，零件实物几何建模是其中不可或缺的关键性环节，从本质上而言，就是一个处理三维数据的过程，在处理过程中，得到数据的信息，以及得到数据特征。众所周知，想要确定几何模型，就要对模型的曲面，还有对其连接处光滑程度展开详细、深入的分析，以此判定模型和实物零件双方是否吻合。除此以外，可以利用保留的尖角，通过复制的手段，借助距离调整等方法，得到图象的具体形态。
3逆向工程技术制造复杂铸造模具工艺过程
3.1图像采集
图像采集过程如图1所示。光源(如激光线、结构光栅等)照射被测实体，同时光线移动对被测实体进行扫描。两台CCD摄像机同时采集被测实体表面调制图像后将视频信号输入到图像采集卡，然后图像采集卡对输入的视频信号进行A/D转换后将数字信号送入计算机。
图1逆向工程设计过程与传动设计过程对比
3.2模具定型
为了最大程度的提高和保证模具质量，促使其能够达到设计要求，就要在设计过程中，不断的调整和修正设计。经过不断进行设计修正得到的模具，会在修正的过程中，对其中存在的小问题一一消除，同时，还可以将已经构建完成的模型展现出来。可见，在模具定型过程中，使用这一技术，一方面，可以发挥该技术具有的数字化功能，从而促使模具更加完善、合理，另一方面，模具可以在设计制造阶段，将自身存在的问题逐一显露出来，这对后期的工作而言，可以为其奠定坚实的基础，更为重要的是，可以实现对制造技术的优化，并且可以在一定程度上，降低生产成本，提高生产效率。
3.3图像处理
（1）图像二值化。为了研究问题的需要，希望只留下物体轮廓，而把所有背景灰度层次全部抹去，这就是图像处理关键技术之一的图像分割，即二值化。图像二值化是一种较为简单而目_应用最广泛的图像分割技术，它在白动目标识别、图像分析以及文本增强等图像处理中得到了广泛的应用。（2）图像细化。图像的细化是一个通过迭代去除目标图像上不影响连通性的轮廓像素点，以得到最终宽度为1个像素的图像骨架的过程。它要求完整地保存图像的拓扑结构，并能够与原始图像中的主要特征一一对应，以便代替原始图像进行识别和处理。细化图像处理广泛应用于文字识别、地质构造识别、工业零件形状识别、图像分析、信息压缩、特征提取及模式识别中。对被处理的图像进行细化有助于突出图像的形状特点和减少冗余的信息量，因此，细化处理技术属于图像预处理技术的范畴。一般对细化结果的要求是:细化后的图像应是原目标图像的中心线;保证细化后图像连通性不变;图形的骨架形状不变;保留目标图像的端点;处理时问要短，因为它会影响到整个图像处理的速度。
3.4模具定型
经过不断进行设计修正得到的模具，会在修正的过程中，对其中存在的小问题一一消除，同时，还可以将已经构建完成的模型展现出来。可见，在模具定型过程中，使用这一技术，一方面，可以发挥该技术具有的数字化功能，从而促使模具更加完善、合理，另一方面，模具可以在设计制造阶段，将自身存在的问题逐一显露出来，这对后期的工作而言，可以为其奠定坚实的基础，更为重要的是，可以实现对制造技术的优化，并且可以在一定程度上，降低生产成本，提高生产效率。
3.5三维曲面重构
三维数学模型都是保证设计顺利进行的基本条件。在优化设计中，需要直接以三维数模为基础进行工艺补充型面的设计;另外，三维的模具工艺型面数模在结构设计中又直接决定了模具的上下模形状。因此，三维数学模型的好坏，很大程度上影响着设计的进度和质量。
3.6模具检测
很多模具生产企业利用三维扫描仪器和评价软件，可以在模具产品成型阶段进行形状预评估，将生成的CAD数据转化为颜色误差编码图，通过比较分析，检测出产品可能存在的缺陷，在前期阶段反馈到模具设计中，提高了模具开发效率。
结语
利用逆向工程技术进行复杂铸造模具的快速制造方法，使用该方法可以很好地解决传统设计、制造周期长、成本高、对工作人员技术要求高等问题，使铸造模具的制造更加简单、方便、快速。另外，该方法很好地保证了模具的制造精度，达到了预期的要求与效果。因此，本方法可以在铸造模具工业领域进行广泛推广应用。
参考文献
[1]翟秀云.逆向工程技术在模具设计制造中的应用[J].煤矿机械,2015.
[2]李经炎.模具设计制造中逆向工程技术的应用[J].中国科技博览,2016.
论文作者:吴元立
论文发表刊物:《基层建设》2019年第19期
论文发表时间:2019/9/22
标签：模具论文; 图像论文; 工程技术论文; 模型论文; 数据论文; 实物论文; 技术论文; 《基层建设》2019年第19期论文;