摘要：本文应企业需求，采用激光非接触式扫描测量方法，通过选择主要测量面，利用激光测头旋转或/和摆动角度，合理选择数据采集精度，在实物外形比较平滑或发生急剧变化时适当增大或缩小测点间距并在满足工程实践精度要求前提下，加快了油井钻头外形轮廓几何数据的采集。

目前在世界制造技术先进国家，可通过数控铣削加工生成石油井钻头的全部曲面外形轮廓，并与理论设计的外形轮廓吻合一致，以满足钻井阻力小、钻进速度高、钻头耐用等多方面要求。国内油井钻头的曲面外形轮廓主要为铸造毛坯面，不光滑且难以达到与理论设计的外形轮廓吻合一致，影响了后续数控加工质量，尤其是钻头的使用性能。为学**外先进的外形轮廓设计和加工制造技术，国内企业提出了应用逆向工程技术生成油井钻头CAD造型的需求。

　　逆向工程(reverse engineering，RE)是通过仪器设备传感元件装置的空间扫描运动，获得实物对象外形轮廓的三维几何数据，然后用计算机对这些数据进行筛选处理，并生成实物对象的CAD数字化造型。在此基础上，就可以把实物对象按照原样或者经过局部修改而制造出来。逆向工程技术应用于外形轮廓复杂的新产品研发，具有周期短、效率高、投资省、方便快捷等一系列优点。以下通过一个油井钻头实例，来讨论分析逆向造型的具体方法与过程。

　　采集钻头外形轮廓数据

　　1.数据采集方法

　　实物对象外形轮廓数据的采集方法，一般可以分为接触式和非接触式测量两大类。

　　进行接触式测量时，仪器设备的传感元件装置每次必须接触到实物对象，通过微小的力的作用而感知和记录接触点的坐标值，优点是测量精度高，但测量速度较慢，而且对于测头无法触及的轮廓位置不能进行测量。通常，在三坐标测量仪(CMM)甚至一些数控镗铣加工机床的主轴上，经过安装带半球形红宝石探测头的细长机械测量杆，都可以进行接触式坐标测量。

　　图1显示利用实验室的5轴联动高速铣削加工中心接触式测量实物对象的外形轮廓;红宝石探测头触及半球形工件后随即发出红外信号，无线传输到与机床计算机数控(CNC)系统相连的信号接收装置，然后自动转换为X-Y-Z坐标值被CNC显示和存储。不过，为了不占用或少占用数控机床用于切削加工的时间，一般不建议利用它们去完成对实物对象外形轮廓的扫描测量。

图1 接触式测量装置