閱讀本文，您將了解如下信息： 

● 工業(yè)領(lǐng)域中逆向工程的概念

● 逆向工程在泵行業(yè)中的應(yīng)用場(chǎng)景

● AIPump的逆向工程模塊介紹及操作演示

在文末，還有關(guān)于泵逆向工程的一個(gè)小調(diào)查，您的看法對(duì)我們非常重要，感謝您幫助我們做的更好！

 1、逆向工程簡(jiǎn)介 

現(xiàn)代制造業(yè)的全球化與市場(chǎng)化[1]使得工業(yè)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)愈加激烈，采用CAE相關(guān)技術(shù)來(lái)提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造效率，縮短研發(fā)周期，已經(jīng)廣泛地被各類企業(yè)采用，以保持和增加競(jìng)爭(zhēng)力，逆向工程也因此而生。

逆向工程是指用一定的工具和方法，對(duì)模型進(jìn)行測(cè)量[2]，根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)重構(gòu)被測(cè)對(duì)象，從而為產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、改進(jìn)提供幫助。逆向工程包括幾何反求、工藝反求和材料反求等幾個(gè)方面，其中幾何反求也就是被測(cè)對(duì)象的三維模型重構(gòu)是最基礎(chǔ)、最重要、應(yīng)用最廣泛的逆向工程。

 2、逆向工程在泵行業(yè)有哪些作用？

（1）改型設(shè)計(jì)

當(dāng)設(shè)計(jì)需求與現(xiàn)有的產(chǎn)品序列相比差異較大，可以通過(guò)對(duì)參數(shù)相近的葉輪進(jìn)行逆向工程，以進(jìn)行改型或仿形設(shè)計(jì)。

（2）產(chǎn)品復(fù)制

通過(guò)對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品的測(cè)量和重構(gòu)，以再現(xiàn)原產(chǎn)品的設(shè)計(jì)意圖。

（3）質(zhì)量控制

通過(guò)對(duì)產(chǎn)品建立數(shù)字化模型，可以進(jìn)行各類力學(xué)分析，以檢測(cè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造的合理性、正確性、可靠性[3]。

（4）故障診斷

對(duì)于運(yùn)行出現(xiàn)故障的產(chǎn)品，尤其是新研發(fā)產(chǎn)品，通過(guò)逆向工程得到實(shí)際成品的三維模型，從而進(jìn)一步分析故障產(chǎn)生的原因和環(huán)節(jié)，為質(zhì)量控制提供反饋。

（5）建立產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)

將企業(yè)的現(xiàn)有產(chǎn)品序列進(jìn)行數(shù)字化模型重構(gòu)后，建立產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)。三維模型提供的數(shù)據(jù)信息遠(yuǎn)超二維圖紙，因而在后續(xù)的加工制造、力學(xué)分析中，能夠有效的管控?cái)?shù)據(jù)誤差。

（6）學(xué)習(xí)和應(yīng)用其他領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)

對(duì)于泵來(lái)說(shuō)，揚(yáng)程和效率是最基礎(chǔ)的參數(shù)。揚(yáng)程決定泵是否能起到抽水的作用，效率則與能耗有關(guān)，直接影響著泵運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益。而實(shí)際上，影響水泵發(fā)揮作用和經(jīng)濟(jì)效益的因素還有很多。例如在含沙水流中，泥沙的作用會(huì)加劇泵葉輪的空蝕和磨損[4]。利用仿生學(xué)的思想，對(duì)具有防磨損的生物外表結(jié)構(gòu)進(jìn)行逆向工程，并應(yīng)用到泵設(shè)計(jì)中，也是非常先進(jìn)的延長(zhǎng)泵使用壽命的思路。

 3、AIPump的逆向工程模塊介紹及操作演示 

在理想情況下，葉輪是一個(gè)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的幾何體，泵葉輪的幾何定義可以分為三部分特征，即前蓋板、后蓋板和葉片。在三維模型重構(gòu)中，只要這三個(gè)要素的數(shù)據(jù)具備了，那么理想情況的葉輪模型也就已經(jīng)被完全定義了。因此，最簡(jiǎn)單的葉輪重構(gòu)過(guò)程既是通過(guò)定義這三個(gè)特征的數(shù)據(jù)文件（hub.curve、shroud.curve、blade.curve和葉片數(shù)）來(lái)重構(gòu)葉輪三維幾何。最復(fù)雜的葉輪重構(gòu)過(guò)程，則是通過(guò)三維測(cè)量設(shè)備對(duì)葉輪模型進(jìn)行數(shù)據(jù)采集（大多采用非接觸式測(cè)量，尤以光學(xué)測(cè)量法應(yīng)用最為廣泛），形成點(diǎn)云文件后，經(jīng)過(guò)一般的降噪處理，同時(shí)還需要經(jīng)過(guò)手動(dòng)的孔洞修復(fù)，數(shù)據(jù)精簡(jiǎn)，特征提取，曲面重建，最終完成葉輪的重構(gòu)。

 3.1基于curve文件的葉輪逆向工程 

在AIPump中，基于curve文件對(duì)葉輪進(jìn)行幾何重構(gòu)只需要簡(jiǎn)單的幾個(gè)步驟，并可以進(jìn)一步對(duì)葉輪的幾何參數(shù)進(jìn)行修改，以滿足改型設(shè)計(jì)的需求。具體操作流程如下：

0. 運(yùn)行AIPump，點(diǎn)擊文件→新建→葉輪設(shè)計(jì)。選擇“逆向擬合”，點(diǎn)擊下一步，進(jìn)入導(dǎo)入向?qū)А?/p>

1. 輸入葉片數(shù)量，設(shè)置源文件的長(zhǎng)度單位和旋轉(zhuǎn)軸。

2. 選擇Curve文件，并設(shè)置hub.curve、shroud.curve、blade.curve的讀取路徑，點(diǎn)擊下一步。

3. 進(jìn)入模型重構(gòu)頁(yè)面，待逆向處理過(guò)程完畢后，會(huì)顯示原模型和重構(gòu)模型，點(diǎn)擊下一步。

4. 進(jìn)入重構(gòu)模型的編輯修改窗口，在該窗口內(nèi)可以對(duì)相關(guān)的幾何參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，完成對(duì)原葉輪的改型設(shè)計(jì)。

 3.2 基于三維模型的葉輪逆向工程 

更進(jìn)一步，AIPump還支持基于三維模型的葉輪逆向工程，即通過(guò)step三維模型文件，進(jìn)行模型重構(gòu)，并以此為基礎(chǔ)，進(jìn)行葉輪改型設(shè)計(jì)。具體操作流程如下：

0. 運(yùn)行AIPump，點(diǎn)擊文件→新建→葉輪設(shè)計(jì)。選擇“逆向擬合”，點(diǎn)擊下一步，進(jìn)入導(dǎo)入向?qū)А?/p>

1. 輸入葉片數(shù)量，設(shè)置源文件的長(zhǎng)度單位和旋轉(zhuǎn)軸。

2. 選擇Step文件，并設(shè)置源文件的讀取路徑，點(diǎn)擊下一步。

3. 進(jìn)入模型定義頁(yè)面，分別對(duì)流道的前蓋板、后蓋板、葉片面和葉輪進(jìn)口進(jìn)行定義，完成后點(diǎn)擊“生成curves”，當(dāng)curve生成成功后，點(diǎn)擊確定。

4. 進(jìn)入模型重構(gòu)頁(yè)面，待逆向處理過(guò)程完畢后，會(huì)顯示原模型和重構(gòu)模型，點(diǎn)擊下一步。

5. 進(jìn)入重構(gòu)模型的編輯修改窗口，在該窗口內(nèi)可以對(duì)相關(guān)的幾何參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，完成對(duì)原葉輪的改型設(shè)計(jì)。

 3.3 基于三維掃描數(shù)據(jù)的葉輪逆向工程 

AIPump對(duì)葉輪逆向工程的長(zhǎng)期目標(biāo)，是完成基于三維掃描數(shù)據(jù)對(duì)泵葉輪進(jìn)行逆向工程。從獲得點(diǎn)云數(shù)據(jù)開(kāi)始，智能化、自動(dòng)化對(duì)原始幾何文件進(jìn)行降噪處理、坐標(biāo)系建立、點(diǎn)云對(duì)齊、數(shù)據(jù)精簡(jiǎn)、特征提取、錯(cuò)漏數(shù)據(jù)修復(fù)、曲面重構(gòu)、三維幾何重構(gòu)等處理環(huán)節(jié)，最終獲得適用于工業(yè)加工、改型設(shè)計(jì)、各類物理場(chǎng)分析所需要的多種通用格式的三維模型文件。

 

參考文獻(xiàn)：

[1] 王鑫龍, 孫文磊, 張建杰,等. 基于點(diǎn)云數(shù)據(jù)的逆向工程技術(shù)研究綜述[J]. 制造技術(shù)與機(jī)床, 2018(2):49-53.

[2] 周耀新, 王宏濤, 劉巧云. 逆向工程技術(shù)概論[J]. 機(jī)械設(shè)計(jì), 2005, 22(s1):3-4.

[3] 張宇, 龔亞軍, 曾保平,等. 基于逆向工程的離心泵三維建模及數(shù)值模擬[J]. 艦船科學(xué)技術(shù), 2016, 38(23):94-97.

[4] 張自超, 王福軍, 陳鑫,等. 基于改進(jìn)歐拉算法的雙吸離心泵泥沙磨損特性研究[J]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào), 2017, 48(3):124-133.

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