电蚊香的逆向设计

靳峰峰 屈科科 樊则坤

摘 要：电蚊香使用范围越来越广，而产品外观是企业竞争的关键。运用逆向设计方法：获取电蚊香外观点云数据、点云处理、逆向建模获取电蚊香外观，缩短了产品设计周期。

关键词：点云数据;逆向建模;电蚊香

中图分类号：V223.2        文献标识码：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2020.07.018

Reverse Design of Electric Mosquito Coil

Jin Fengfeng，Qu Keke，Fan Zekun

（Jiyuan Vocational and Technical College，Jiyuan 45900，China）

Abstract： The use of electric mosquito coils was getting wider and wider， and product appearance was the key to enterprise competition. Using reverse design method： Obtained point cloud data of electric mosquito coil appearance， processed point cloud，obtained electric mosquito coil appearance by reversing modeling  ，could short product design cycle

Keywords： point cloud data; inverse modeling; electric mosquito coil

0 引言

隨着科技发展，电蚊香逐渐代替传统的蚊香。目前，我国电蚊厂家众多，相互之间竞争激烈。电蚊香原理基本相同，而核心竞争力在电蚊香外形。电蚊香外形具有非标准曲面，适合运用逆向设计方法快速获取新产品外形的CAD模型，从而缩短新产品设计周期。

1 逆向工程设计流程

逆向工程设计的一般流程分为三个阶段：

采集点云数据：运用数据测量设备获取实物模型表面点云;

点云处理：运用相关技术手段，消除多余的点，获取比较整齐的点云，并多边形化;

逆向建模：利用处理好的数据，在逆向工程软件中进行曲面重构和曲面拼接，获得原有产品的3D模型。

2 电蚊香外形逆向设计

市场上销售的电蚊香产品较多。针对图1所示蚊香外形进行逆向设计，此电蚊香外形具有以下特点：（1）自由曲面多，实物模型用正向设计软件很难建立模型;（2）表面哑光，容易贴定位标点;（3）尺寸适中，方便快速采集数据;（4）电蚊香本身精度不高。

扫描前对电蚊香进行喷粉和粘贴标志点处理如图1所示。喷粉可增强模型表面的反射效果，使物品表面产生漫反射。着色剂要均匀、厚薄适中。标志点是模型空间定位和表面数据拼接主要依据。系统无法识别标志点自身的表面情况，默认以平面的形式填空，因此标志点不能贴在零件特征处和曲率变化大的位置。贴标志点距离一般是8～20 cm，原则是在平面或者曲率变化较小的位置贴较少的标志点，在特征多的位置或者曲率变化较大的位置贴较多的标志点，标志点越零乱扫描效果越好。

2.1 获取点云数据

利用win3DD单目三维扫描仪获取点云数据。新建一个工程，将电蚊香架置转盘上，确定转盘和电蚊香在十字中间，设置三维扫描仪对比度、亮度、曝光度，如图2所示。分层扫描后，将点云数据拼接合成整体点云如图3所示。

2.2 点云数据处理

点云处理的阶段划分与产品复杂程度和建模要求有关。本产品点云处理分为两个阶段：点阶段和多边形阶段。

2.2.1 点阶段

点阶段是运用一系列技术将获取点云数据变成完整的理想的点云数据。主要是对产品的点云数据进行预处理，将其处理为整齐、有序、简单的点云数据。处理操作包括将点云着色、选择非连接项、去除体外弧点、删除非连接点云、减少噪音等技术操作，并封装成多边形。

2.2.2 多边形阶段

多边形阶段的主要作用是对多边形网格数据进行优化处理，获得理想的三角面片网格，提高后续的建模质量。主要操作包括去除流线、修补边界、删除钉状物、填充孔、去除特征、数据保存。保存数据处理后的数据如图4所示。

2.3 逆向建摸

对质量要求不高的产品，比如工艺品可以直接制造。产品质量要求高的时候，需要进一步进行逆向建模，获取3D模型，方便设计师对产品进一步优化设计，获取更好的产品。

逆向建模主要作用是运用二维和三维技术进行草绘和编辑。通过相关工具，在二维或者三维模式生成草图，在三维模式下生成实体或者曲面。基本步骤：对齐坐标系，将扫描坐标系和建模软件坐标系对齐，方便建模、划分领域。产品建模，运用软件的相关命令建立响应特征。建模后模型外形如图5a，内部结构如图5b所示。

3 结论

通过运用逆向设计方法，设计出了电蚊香，大大缩短产品设计开发周期，提高电蚊香设计效率，为其他相关产品的设计提供方法参考。

参考文献：

[1] 张荣强.逆向工程技术在古典家具保护方面的应用与研究[J].机械设计，2013（1）：101-103.

[2] 李丰，惠延波，张红静，等.基于逆向工程的汽车覆盖件模型重构方法研究[J].机械设计与制造，2010（2）：4-6.

[3] 雷蔓，吕健，刘征宏，等.基于逆向工程与3D打印的工艺品保护与开发[J].制造业自动化，2014（5）：141-144.