一種掃描重制模具鑲塊設計新加工數據的方法與流程

本發明涉及一種掃描重制模具鑲塊設計新加工數據的方法，適用于所有需要重制鑲塊的模具。

背景技術：

以往的模具生產中，由于各種原因，將已調試合格的模具鑲塊損壞，或者用戶在使用后模具鑲塊磨損，要求提供易損模具鑲塊的備件，這都要求重新制造所需求的模具鑲塊，即為待重制模具鑲塊。以往的重制方式就是重復第一輪制造的過程，即：重新提料按理論加工數據重新編程加工所需要的模具鑲塊，重新裝配、調試，大量占用設備資源，浪費人工成本，延長了制造周期，甚至用戶生產停產等待。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種掃描重制模具鑲塊設計新加工數據的方法，其將損壞或磨損的待重制模具鑲塊掃描生成點云數據，利用掃描點云數據作為理論依據，在軟件中進行逆向設計待重制模具鑲塊新加工數據。

首先利用德國GOM公司開發的一種非接觸式ATOS光學掃描設備對損壞或磨損的待重制模具鑲塊型面和結構面進行ATOS光學掃描，掃描結束后在ATOS光學掃描設備系統中對掃描結果進行計算得到三角面片點云數據，文件類型：證書信任列表為.stl格式；其次利用三坐標測量機測量輪廓、孔徑和孔位，形成點云數據；利用ATOS光學掃描設備掃描點云數據和三坐標測量機掃描點云數據作為理論依據，在CATIA軟件中進行待重制模具鑲塊的新加工數據設計。

本發明的具體技術方案如下：

1.一種掃描重制模具鑲塊設計新加工數據的方法，其特征在于：包括下列步驟:

步驟一、掃描前確定待重制模具鑲塊的掃描基準和加工基準；

步驟二、掃描前對待重制模具鑲塊手工修復；

步驟三、將修復后的待重制模具鑲塊分別在ATOS光學掃描設備上和三坐標測量機上進掃描，形成點云數據，作為待重制模具鑲塊新加工數據設計的依據；

步驟四、掃描結束后，在ATOS光學掃描設備系統中對掃描結果進行計算得到待重制模具鑲塊的三角面片點云數據；在三坐標測量機設備系統中得到待重制模具鑲塊修邊或翻邊刃口輪廓、孔徑和孔位點云數據；判定掃描點云質量合格后，將待重制模具鑲塊ATOS掃描和三坐標掃描的點云數據疊加，得到待重制模具鑲塊的整體掃描數據，作為待重制模具鑲塊新加工數據設計依據；待重制模具鑲塊新加工數據設計工作包括：利用待重制模具鑲塊ATOS掃描點云數據和三坐標掃描點云數據作為理論依據，將待重制模具鑲塊點云數據導入待重制模具鑲塊所在的原始加工數據的CATIA軟件環境中，將掃描后的待重制模具鑲塊點云數據與原始加工數據位置對齊、處理點云網格數據；逆向設計待重制模具鑲塊基準面；對待重制模具鑲塊鉗工手工修復區域進行改造補償、對待重制模具鑲塊點云型面延伸放大；對待重制模具鑲塊輪廓數據、孔位、孔徑數據提取優化；形成待重制模具鑲塊的新實體加工數據。

進一步的技術方案包括：

步驟一的具體過程如下：

(1)待重制模具鑲塊的加工基準采用待重制模具鑲塊在底板或安裝板的安裝結構面，待重制模具鑲塊的安裝結構面是指待重制模具鑲塊在底板或安裝板的三個相互垂直方向的定位、安裝平面，用于限制待重制模具鑲塊在底板或安裝板上的自由度的安裝基準面；將待重制模具鑲塊從模具中拆下，如果待重制模具鑲塊原有加工基準是安裝結構面，查看安裝結構面的平面度和垂直度及表面粗糙度，平面度公差帶公差值控制在0.03mm，垂直度公差帶公差值控制在0.1mm，表面粗糙度均達到1.6，即可視為待重制模具鑲塊安裝結構面完好，可以利用待重制模具鑲塊原有安裝面基準作為待重制模具鑲塊的掃描基準和加工基準；

(2)待重制模具鑲塊的加工基準孔的作用等同于待重制模具鑲塊的安裝面加工基準，是指在基孔制配合中選作基準的孔，孔的下偏差為零，如果待重制模具鑲塊的加工基準是至少同一直線方向的兩個基準孔，查看基準孔表面粗糙度要達到0.8，垂直度公差帶公差值控制在0.1mm，孔位公差控制在±0.02mm以內，即視為完好，可用于檢測和加工；

(3)當待重制模具鑲塊原有結構基準面或基準孔破損或不規則，垂直度、平面度、表面粗糙度不能滿足上述安裝基準面和加工基準孔的精度要求，需要在數控加工設備上重新加工待重制模具鑲塊安裝基準面或基準孔；重做待重制模具鑲塊基準有三種方式：第一種重做待重制模具鑲塊基準方式是重新加工出待重制模具鑲塊三個方向的垂直面；第二種重做待重制模具鑲塊基準方式是重新加工出待重制模具鑲塊底面、側面垂直面和一個孔；第三種重做待重制模具鑲塊基準方式是重新加工出待重制模具鑲塊底面和兩個孔徑一樣的孔，所說的孔為精確加工的孔，如銷子孔或沖孔。

步驟二的具體過程如下：

(1)由于模具在調試和生產使用中，還要進行多次調試修改、產品修改、匹配修改，有些待重制模具鑲塊要經歷多次燒焊、加工后強度減弱等過程，致使待重制模具鑲塊型面及輪廓有燒焊殘余、毛刺等表面缺陷，掃描前需要鉗工對待重制模具鑲塊存在問題的區域進行手工修復，將待重制模具鑲塊的燒焊殘余、毛刺等用砂輪機簡單打磨去除，使待重制模具鑲塊表面趨近于光順平滑，保證掃描后點云也光順平滑，以保證逆向后的待重制模具鑲塊新加工數據型面光順平滑、曲率連續；

(2)有些待重制模具鑲塊型面存在暗坑、砂眼等質量缺陷，應對缺陷表面進行處理，選擇膩子、樹脂等便于填充型面且易加工的材料，對表面有缺陷的位置進行填平，并用砂紙進行研磨，使處理區域表面光順平滑，保證掃描后點云也光順平滑，以保證逆向后的待重制模具鑲塊的新加工數據型面光順平滑、曲率連續。

步驟三的具體過程如下：

(1)為保證掃描基準的精度，將修復后的待重制模具鑲塊放置在工作平臺上，且擺放時將待重制模具鑲塊底面清擦干凈，保證待重制模具鑲塊底面平面度要達到0.04；對待重制模具鑲塊實體的型面、結構面、輪廓、銷孔、螺釘孔進行ATOS光學掃描；對待重制模具鑲塊區域型面掃描時，如果有沖孔工藝內容，應在待重制模具鑲塊的沖孔位置上插入相應的銷子，掃描待重制模具鑲塊型面時將插入的銷子一同掃描，以保證孔位的準確度；

(2)按上述方式將待重制模具鑲塊再轉至三座標測量機上，測量時保證被測孔邊緣平滑無毛刺，避免測量機的適配器半球接觸被測物體時有毛刺干擾影響測量精度；為保證兩種設備測量基準統一，在三坐標測量機上測量時要利用ATOS光學掃描的基準，測量直修刃口、凹模孔及安裝銷孔的孔徑和孔位以及防轉鍵安裝窩；如果待重制模具鑲塊是斜楔鑲塊，即待重制模具鑲塊固定在模具的斜楔機構上，對于待重制模具斜楔鑲塊的安裝銷孔要從鑲塊底面測量，避免孔不垂直帶來的誤差。

步驟四的具體過程如下：

(1)根據待重制模具鑲塊ATOS光學掃描和三坐標檢測掃描的綜合結果，判定待重制模具鑲塊掃描點云質量；判定內容包括：待重制模具鑲塊掃描點云型面是否有丟失的面、輪廓點云是否有間斷不連續、整體掃描點云數據是否完整、是否缺失；待重制模具鑲塊掃描點云型面是否有皺裂缺陷；待重制模具鑲塊掃描點云數據在掃描前的手工修復區是否有不規則重疊網格；

(2)判定待重制模具鑲塊掃描點云質量合格后，開始進行待重制模具鑲塊新加工數據設計工作；在待重制模具鑲塊新加工數據設計時，先將掃描后的待重制模具鑲塊點云數據導入CATIA待重制模具鑲塊原始加工數據環境中，與待重制模具鑲塊原始加工數據位置對齊，即對應待重制模具鑲塊在整體模具結構中的位置；一方面，可以比對出理論待重制模具鑲塊加工數據與實際生產中的待重制模具鑲塊的偏差，在待重制模具鑲塊新加工數據設計時考慮重點工作區域的補償，另一方面，利用待重制模具鑲塊掃描點云數據作為依據，進行待重制模具鑲塊新加工數據的設計，可以嚴格保證待重制模具鑲塊與調試合格生產使用中的待重制模具鑲塊的一致性；

(3)采用點云稀化、堵孔、點云光順優化等方式處理點云網格，并進行偏差分析，具體過程如下：

a.查看點云信息，單個零件的點數，不超過50萬個，型面偏差在0.02mm以內，進行稀化處理；在CATIA環境中應用“曲率分割”命令提取待重制模具鑲塊掃描點云特征平緩的區域，將曲率變化較大的位置和R過濾掉，再應用“點云稀化”命令進行點云稀化，選擇將數據稀化到20％，有效減少數據量，提高參考向量的準確性，達到點云法向矢量優化，有利于保證曲面精度；

b.在待重制模具鑲塊掃描時，需要在掃描區域噴灑顯影劑，同時在掃描待重制模具鑲塊型面區域放置參考點；待重制模具鑲塊型面被參考點擋住的區域在點云數據中就形成小孔，在顯影劑反光的位置，點云數據中也形成小孔，導致掃描后的點云數據型面有多處漏孔，在ATOS光學掃描設備系統中中采用堵孔命令，將多處漏孔和螺釘及銷孔填平，堵孔時要保證點云的光順性，并對點云上有缺陷的位置進行處理；

c.待重制模具鑲塊的掃描點云經過“曲率分割”和“點云稀化”后，應對點云數據進行檢查，保證曲面的法向方向與點云的掃描方向一致，保證處理后的點云數據與原始掃描點云的整體趨勢一致；以待重制模具鑲塊原始加工數據的曲面為參考，掃描待重制模具鑲塊得到的點云為測量對象，對待重制模具鑲塊理論狀態和生產實際狀態進行偏差分析，在CATIA環境中生成偏差分析云圖，偏差只適用于曲面法向；

(4)根據待重制模具鑲塊掃描基準，在CATIA環境中應用“點云逆向型面”命令逆向設計待重制模具鑲塊加工基準面，將掃描待重制模具鑲塊結構基準尺寸進行優化處理，保證各方向的垂直度，利用逆向后待重制模具鑲塊加工基準面信息，建立待重制模具鑲塊加工基準坐標系；

(5)為了保證待重制模具鑲塊一次性達到使用要求，在根據掃描數據設計待重制模具鑲塊新加工數據時，一方面要考慮對鉗工手工修復區域進行改造補償，另一方面要對待重制模具鑲塊磨損比較嚴重的區域進行加量補償；掃描后點云表面光順平滑、曲率連續，即為點云質量可以滿足型面質量要求，可以滿足編程加工需求，可以采用點云直接加工；對于點云質量不能滿足上述型面質量要求時，進行待重制模具鑲塊新加工數據設計時，將待重制模具鑲塊掃描點云作為依據，在CATIA中采用逆向設計待重制模具鑲塊型面，采用“JION”命令檢查整張逆向后待重制模具鑲塊面片的縫隙小于等于0.03mm、型面公差控制在±0.02mm以內時，即為滿足型面質量要求；對不夠大的點云要考慮補充型面延伸放大，一般按理論邊界向外延伸15～20mm，以保證加工完全，最終形成待重制模具鑲塊的新型面加工數據；

(6)待重制模具鑲塊新加工數據設計時，在CATIA中根據點云數據對輪廓、孔位、孔徑數據進行提取；對于掃描的待重制模具鑲塊上有修邊、翻邊和沖圓孔或異形孔刃口的，修邊、翻邊輪廓按掃描點云連接成線，生成輪廓線，并對輪廓線的光順度進行改造優化處理；沖孔孔徑按原有理論數值，孔位按掃描點云位置精度優化到小數點后一位；螺釘孔屬于過孔，掃描位置和理論位置偏差在±0.3mm以內，即可利用理論位置；為保證安裝精度，待重制模具鑲塊的安裝銷孔都采用擴大或更換位置的修改方案，銷孔位置精度優化到小數點后一位，最終形成待重制模具鑲塊的新輪廓加工數據；

(7)按照逆向設計完成的待重制模具鑲塊新型面、新輪廓加工數據，基準以外的結構面按理論二維圖紙重新建立在待重制模具鑲塊的新加工數據的三維幾何數據中，最終設計完成待重制模具鑲塊新實體加工數據用于編程加工。

本發明的積極效果是采用一種掃描重制模具鑲塊設計新加工數據的方法，將待重制模具鑲塊ATOS掃描結果和三坐標掃描結果作為理論與實際產品的比較以及逆向設計新加工數據的依據，嚴格保證了重制后模具鑲塊與原有生產使用的待重制模具鑲塊的一致性，使用經過逆向設計的待重制模具鑲塊新加工數據進行編程加工的重制后模具鑲塊不用再經過重新調試研修的過程，數控加工后可以直接投入使用，縮短了制造周期，節約成本，避免了用戶生產停臺等待。

附圖說明

圖1為本發明所述的一種掃描重制模具鑲塊設計新加工數據的方法中待重制模具鑲塊的安裝結構面作為掃描基準和加工基準的示意圖；

圖2為本發明所述的一種掃描重制模具鑲塊設計新加工數據的方法中用三坐標測量機測量待重制模具鑲塊所得到的輪廓及孔的點云數據的示意圖；

圖3為本發明所述的一種掃描重制模具鑲塊設計新加工數據的方法中待重制模具鑲塊掃描點云型面曲率分割前數據的示意圖；

圖4為本發明所述的一種掃描重制模具鑲塊設計新加工數據的方法中待重制模具鑲塊掃描點云型面曲率分割后數據的示意圖；

圖5為本發明所述的一種掃描重制模具鑲塊設計新加工數據的方法中待重制模具鑲塊掃描點云型面稀化前數據的示意圖；

圖6為本發明所述的一種掃描重制模具鑲塊設計新加工數據的方法中待重制模具鑲塊掃描點云型面稀化后數據的示意圖；

圖7為本發明所述的一種掃描重制模具鑲塊設計新加工數據的方法中待重制模具鑲塊掃描點云堵孔及光順處理前數據的示意圖；

圖8為本發明所述的一種掃描重制模具鑲塊設計新加工數據的方法中待重制模具鑲塊掃描點云堵孔及光順處理后數據的示意圖；

圖9為本發明所述的一種掃描重制模具鑲塊設計新加工數據的方法中待重制模具鑲塊掃描點云與理論數據對比得到的偏差分析云圖；

圖10為本發明所述的一種掃描重制模具鑲塊設計新加工數據的方法中逆向設計待重制模具鑲塊的加工基準面和加工基準坐標系的示意圖；

圖11為本發明所述的一種掃描重制模具鑲塊設計新加工數據的方法中待重制模具鑲塊的型面按理論邊界向外延伸的示意圖；

圖12為本發明所述的一種掃描重制模具鑲塊設計新加工數據的方法中逆向設計待重制模具鑲塊的新型面、新輪廓加工數據；

圖13為本發明所述的一種掃描重制模具鑲塊設計新加工數據的方法中待重制模具鑲塊的最終設計完成的新實體加工數據。

具體實施方式

下面結合附圖和實例對本發明做進一步描述：調試合格后的模具鑲塊，在生產和使用過程中磨損或損壞，需要重新制造，即為待重制模具鑲塊。為保證待重制模具鑲塊的掃描數據質量，需要將待重制模具鑲塊在掃描前進行基準、型面、輪廓等缺陷的處理工作，之后再利用ATOS光學掃描設備和三坐標測量機對待重制模具鑲塊進行掃描，生成待重制模具鑲塊實體型面點云數據和輪廓及孔的點云數據。在待重制模具鑲塊新加工數據設計時，先將掃描待重制模具鑲塊得到的點云數據導入待重制模具鑲塊所在的原始加工數據的CATIA軟件環境中，將待重制模具鑲塊的點云數據與原始加工數據位置對齊。一方面，可以比對出理論待重制模具鑲塊加工數據與實際生產中的待重制模具鑲塊的偏差，在待重制模具鑲塊新加工數據設計時考慮重點區域的補償；另一方面，利用掃描掃描待重制模具鑲塊點云數據作為依據，進行待重制模具鑲塊新加工數據的設計，可以嚴格保證待重制模具鑲塊與調試合格生產使用中的待重制模具鑲塊的一致性。

本方法的具體步驟過程如下：

一、掃描前確定待重制模具鑲塊的掃描基準和加工基準：

(1)待重制模具鑲塊的加工基準采用待重制模具鑲塊在底板或安裝板的安裝結構面，待重制模具鑲塊的安裝結構面是指待重制模具鑲塊在底板或安裝板的三個相互垂直方向的定位、安裝平面，用于限制待重制模具鑲塊在底板或安裝板上的自由度的安裝基準面；將待重制模具鑲塊從模具中拆下，如果待重制模具鑲塊原有加工基準是安裝結構面，查看安裝結構面的平面度和垂直度及表面粗糙度，平面度公差帶公差值控制在0.03mm，垂直度公差帶公差值控制在0.1mm，表面粗糙度均達到1.6，即可視為待重制模具鑲塊安裝結構面完好，可以利用待重制模具鑲塊原有安裝面基準作為待重制模具鑲塊的掃描基準和加工基準。圖1為本發明所述的一種掃描重制模具鑲塊設計新加工數據的方法中待重制模具鑲塊的安裝結構面作為掃描基準和加工基準的示意圖。

(2)待重制模具鑲塊的加工基準孔的作用等同于待重制模具鑲塊的安裝面加工基準，是指在基孔制配合中選作基準的孔，孔的下偏差為零，如果待重制模具鑲塊的加工基準是至少同一直線方向的兩個基準孔，查看基準孔表面粗糙度要達到0.8，垂直度公差帶公差值控制在0.1mm，孔位公差控制在±0.02mm以內，即視為完好，可用于檢測和加工。

(3)當待重制模具鑲塊原有結構基準面或基準孔破損或不規則，垂直度、平面度、表面粗糙度不能滿足上述安裝基準面和加工基準孔的精度要求，需要在數控加工設備上重新加工待重制模具鑲塊安裝基準面或基準孔；重做待重制模具鑲塊基準有三種方式：第一種重做待重制模具鑲塊基準方式是重新加工出待重制模具鑲塊三個方向的垂直面；第二種重做待重制模具鑲塊基準方式是重新加工出待重制模具鑲塊底面、側面垂直面和一個孔；第三種重做待重制模具鑲塊基準方式是重新加工出待重制模具鑲塊底面和兩個孔徑一樣的孔，所說的孔為精確加工的孔，如銷子孔或沖孔。

二、掃描前對待重制的模具鑲塊手工修復：

(1)由于模具在調試和生產使用中，還要進行多次調試修改、產品修改、匹配修改，有些待重制模具鑲塊要經歷多次燒焊、加工后強度減弱等過程，致使待重制模具鑲塊型面及輪廓有燒焊殘余、毛刺等表面缺陷，掃描前需要鉗工對待重制模具鑲塊存在問題的區域進行手工修復，將待重制模具鑲塊的燒焊殘余、毛刺等用砂輪機簡單打磨去除，使待重制模具鑲塊表面趨近于光順平滑，保證掃描后點云也光順平滑，以保證逆向后的待重制模具鑲塊新加工數據型面光順平滑、曲率連續。

(2)有些待重制模具鑲塊型面存在暗坑、砂眼等質量缺陷，應對缺陷表面進行處理，選擇膩子、樹脂等便于填充型面且易加工的材料，對表面有缺陷的位置進行填平，并用砂紙進行研磨，使處理區域表面光順平滑，保證掃描后點云也光順平滑，以保證逆向后的待重制模具鑲塊的新加工數據型面光順平滑、曲率連續。

三、將修復后的待重制模具鑲塊分別在ATOS設備上和三坐標測量機上進行掃

描，形成點云數據，作為待重制模具鑲塊新加工數據設計的依據：

(1)為保證掃描基準的精度，將修復后的待重制模具鑲塊放置在工作平臺上，且擺放時將待重制模具鑲塊底面清擦干凈，保證待重制模具鑲塊底面平面度要達到0.04；對待重制模具鑲塊實體的型面、結構面、輪廓、銷孔、螺釘孔進行ATOS光學掃描；對待重制模具鑲塊區域型面掃描時，如果有沖孔工藝內容，應在待重制模具鑲塊的沖孔位置上插入相應的銷子，掃描待重制模具鑲塊型面時將插入的銷子一同掃描，以保證孔位的準確度。

(2)按上述方式將待重制模具鑲塊再轉至三座標測量機上，測量時保證被測孔邊緣平滑無毛刺，避免測量機的適配器半球接觸被測物體時有毛刺干擾影響測量精度；為保證兩種設備測量基準統一，在三坐標測量機上測量時要利用ATOS光學掃描的基準，測量直修刃口、凹模孔及安裝銷孔的孔徑和孔位以及防轉鍵安裝窩；如果待重制模具鑲塊是斜楔鑲塊，即待重制模具鑲塊固定在模具的斜楔機構上，對于待重制模具斜楔鑲塊的安裝銷孔要從鑲塊底面測量，避免孔不垂直帶來的誤差。

四、掃描結束后，在ATOS光學掃描設備系統中對待重制模具鑲塊掃描結果進行計算得到待重制模具鑲塊的三角面片點云數據；在三坐標測量機設備系統中得到待重制模具鑲塊的修邊或翻邊刃口輪廓、孔徑和孔位點云數據。判定待重制模具鑲塊掃描點云質量合格后，將待重制模具鑲塊ATOS掃描點云數據和三坐標掃描點云數據疊加，得到待重制模具鑲塊的整體掃描數據，作為待重制模具鑲塊新加工數據設計依據。待重制模具鑲塊新加工數據設計工作包括：利用待重制模具鑲塊ATOS掃描點云數據和三坐標掃描點云數據作為理論依據，將待重制模具鑲塊點云數據導入待重制模具鑲塊原始加工數據的CATIA軟件環境中，將掃描后的待重制模具鑲塊點云數據與原始加工數據位置對齊、處理點云網格數據；逆向設計待重制模具鑲塊基準面；對待重制模具鑲塊鉗工手工修復區域進行改造補償、對待重制模具鑲塊點云型面延伸放大；對待重制模具鑲塊輪廓數據、孔位、孔徑數據提取優化；形成待重制模具鑲塊的新實體加工數據。

圖2為本發明所述的一種掃描重制模具鑲塊設計新加工數據的方法中用三坐標測量機測量待重制模具鑲塊所得到的輪廓及孔的點云數據的示意圖，其中a為本發明待重制模具鑲塊的修邊或翻邊刃口輪廓；b為本發明待重制模具鑲塊的螺釘孔、柱銷孔的孔徑和孔位點云數據。

(1)根據待重制模具鑲塊ATOS光學掃描和三坐標檢測掃描的綜合結果，判定待重制模具鑲塊掃描點云質量。判定內容包括：待重制模具鑲塊掃描點云型面是否有丟失的面、輪廓點云是否有間斷不連續、整體掃描點云數據是否完整、是否缺失；待重制模具鑲塊掃描點云型面是否有皺裂缺陷；待重制模具鑲塊掃描點云數據在掃描前的手工修復區是否有不規則重疊網格。

(2)判定待重制模具鑲塊掃描點云質量合格后，開始進行待重制模具鑲塊新加工數據設計工作。在待重制模具鑲塊新加工數據設計時，先將掃描后的待重制模具鑲塊點云數據導入CATIA待重制模具鑲塊原始加工數據環境中，與待重制模具鑲塊原始加工數據位置對齊，即對應待重制模具鑲塊在整體模具結構中的位置；一方面，可以比對出理論待重制模具鑲塊加工數據與實際生產中的待重制模具鑲塊的偏差，在待重制模具鑲塊新加工數據設計時考慮重點工作區域的補償，另一方面，利用待重制模具鑲塊掃描點云數據作為依據，進行待重制模具鑲塊新加工數據的設計，可以嚴格保證重制后的模具鑲塊與調試合格生產使用中的待重制模具鑲塊的一致性。

(3)采用點云稀化、堵孔、點云光順優化等方式處理點云網格，并進行偏差分析。

a.查看點云信息，單個零件的點數，不宜超過50萬個，型面偏差在0.02mm以內，進行稀化處理。在CATIA環境中應用“曲率分割”命令提取待重制模具鑲塊掃描點云特征平緩的區域，將曲率變化較大的位置和R過濾掉，再應用“點云稀化”命令進行點云稀化，選擇將數據稀化到20％，有效減少數據量，提高參考向量的準確性，達到點云法向矢量優化，有利于保證曲面精度。圖3為本發明所述的一種掃描重制模具鑲塊設計新加工數據的方法中待重制模具鑲塊掃描點云型面曲率分割前數據的示意圖；圖4為本發明所述的一種掃描重制模具鑲塊設計新加工數據的方法中待重制模具鑲塊掃描點云型面曲率分割后數據的示意圖；圖5為本發明所述的一種掃描重制模具鑲塊設計新加工數據的方法中待重制模具鑲塊掃描點云型面稀化前數據的示意圖；圖6為本發明所述的一種掃描重制模具鑲塊設計新加工數據的方法中待重制模具鑲塊掃描點云型面稀化后數據的示意圖。

b.在待重制模具鑲塊掃描時，需要在掃描區域噴灑顯影劑，同時在掃描待重制模具鑲塊型面區域放置參考點；待重制模具鑲塊型面被參考點擋住的區域在點云數據中就形成小孔，在顯影劑反光的位置，點云數據中也形成小孔，導致掃描后的點云數據型面有多處漏孔，在ATOS光學掃描設備系統中采用堵孔命令，將多處漏孔和螺釘孔及銷孔填平，堵孔時要保證點云的光順性，保證與邊界相接處曲率連續。圖7為本發明所述的一種掃描重制模具鑲塊設計新加工數據的方法中待重制模具鑲塊掃描點云堵孔及光順處理前數據的示意圖；圖8為本發明所述的一種掃描重制模具鑲塊設計新加工數據的方法中待重制模具鑲塊掃描點云堵孔及光順處理后數據的示意圖。

c.待重制模具鑲塊的掃描點云經過“曲率分割”和“點云稀化”后，應對點云數據進行檢查，保證曲面的法向方向與點云的掃描方向一致，保證處理后的點云數據與原始掃描點云的整體趨勢一致，以待重制模具鑲塊原始加工數據的曲面為參考，掃描待重制模具鑲塊得到的點云為測量對象，對待重制模具鑲塊理論狀態和生產實際狀態進行偏差分析，在CATIA環境中生成偏差分析云圖，偏差只適用于曲面法向；偏差分析中，型面公差設置在±1mm，型面的正方向偏差設置為0mm、0.25mm、0.5mm、0.75mm、1mm四段，型面的負方向偏差設置為0mm、-0.25mm、-0.5mm、-0.75mm、-1mm四段，圖9為本發明所述的一種掃描重制模具鑲塊設計新加工數據的方法中待重制模具鑲塊掃描點云與理論數據對比得到的偏差分析云圖。

(4)根據待重制模具鑲塊掃描基準，在CATIA環境中應用“點云逆向型面”命令逆向設計待重制模具鑲塊加工基準面，將掃描待重制模具鑲塊結構基準尺寸進行優化處理，保證各方向的垂直度，利用逆向后待重制模具鑲塊加工基準面信息，建立待重制模具鑲塊加工基準坐標系。圖10為本發明所述的一種掃描重制模具鑲塊設計新加工數據的方法中逆向設計重制模具鑲塊的加工基準面和加工基準坐標系的示意圖，其中，a為逆向設計待重制模具鑲塊X方向加工基準面；b為逆向設計待重制模具鑲塊Y方向加工基準面；c為逆向設計待重制模具鑲塊Z方向加工基準面；d為逆向設計待重制模具鑲塊重新建立的加工基準坐標系。

(5)為了保證待重制模具鑲塊一次性達到使用要求，在根據掃描數據設計待重制模具鑲塊新加工數據時，一方面要考慮對鉗工手工修復區域進行改造補償，另一方面要對待重制模具鑲塊磨損比較嚴重的區域進行加量補償；掃描后點云表面光順平滑、曲率連續，即為點云質量可以滿足型面質量要求，可以滿足編程加工需求，可以采用點云直接加工；對于點云質量不能滿足上述型面質量要求時，進行待重制模具鑲塊新加工數據設計時，將待重制模具鑲塊掃描點云作為依據，在CATIA中采用逆向設計待重制模具鑲塊型面，采用“JION”命令檢查整張逆向后待重制模具鑲塊面片的縫隙小于等于0.03mm、型面公差控制在±0.02mm以內時，即為滿足型面質量要求；對不夠大的點云要考慮補充型面延伸放大，一般按理論邊界向外延伸15～20mm，以保證加工完全，最終形成待重制模具鑲塊的新型面加工數據。圖11為本發明所述的一種掃描重制模具鑲塊設計新加工數據的方法中待重制模具鑲塊的型面按理論邊界向外延伸的示意圖，其中，a為待重制模具鑲塊需要加工型面的理論邊界；b為待重制模具鑲塊按理論邊界向外延伸的型面；c待重制模具鑲塊的基準以外的結構型面。

(6)待重制模具鑲塊新加工數據設計時，在CATIA中根據點云數據對輪廓、孔位、孔徑數據進行提取。對于掃描的待重制模具鑲塊上有修邊、翻邊和沖圓孔或異形孔刃口的，修邊、翻邊輪廓按掃描點云連接成線，生成輪廓線，并對輪廓線的光順度進行改造優化處理；沖孔孔徑按原有理論數值，孔位按掃描點云位置精度優化到小數點后一位；螺釘孔屬于過孔，掃描位置和理論位置偏差在±0.3mm以內，即可利用理論位置；為保證安裝精度，待重制模具鑲塊的安裝銷孔都采用擴大或更換位置的修改方案，銷孔位置精度優化到小數點后一位，最終形成待重制模具鑲塊的新輪廓加工數據。

(7)按照逆向設計完成的待重制模具鑲塊新型面、新輪廓加工數據，基準以外的結構面按理論二維圖紙重新建立在待重制模具鑲塊新加工數據的三維幾何數據中，最終設計完成待重制模具鑲塊新實體加工數據用于編程加工。圖12為本發明所述的一種掃描重制模具鑲塊設計新加工數據的方法中逆向設計待重制模具鑲塊的新型面、新輪廓加工數據，其中，a為待重制模具鑲塊設計優化后的輪廓；b為待重制模具鑲塊設計優化后的點云型面；c為待重制模具鑲塊在設計優化后的點云型面基礎上延伸的型面；d為待重制模具鑲塊的螺釘孔和銷孔孔位。圖13為本發明所述的一種掃描重制模具鑲塊設計新加工數據的方法中待重制模具鑲塊的最終設計完成的新實體加工數據。