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逆向工程及快速成型技术资料

逆向工程及快速成型技术资料
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•一、逆向工程应用
• • 逆向工程的应用相当广泛,有模具制造业、玩具业、游戏业、电子业、鞋业、高尔夫球业、艺术业、医学
工程及产品造型等方面。
第4页/共50页
• 具体应用:
• (1)在对产品外形的美学有特殊要求的领域 • (2)零件没有技术文件或技术文件不完整时 • (3)设计的产品需要通过实验测试才能定型时 • (4)模具行业 • (5)很难表达的几何形状 • (6)新产品的开发 • (7)文物艺术品的修复 • (8)快速原型制造
• (2)无翘曲变形,工艺过程中不存在材料相变, 因此没有热应力、膨胀和收缩不易引起翘曲变 形:
• (3)无需加支撑,共建外框与界面轮廓之间的多 余材料在加工中起到了支撑作用,因此无需加 支撑。
• 缺点:
• 材料浪费严重,表面质量差。 第30页/共50页
分层实体制造
第31页/共50页
• 3. 选择域激光粉末烧结成型是用实用高效率的激光加热,把粉末融化在一起形 成零件,该工艺可用于多种塑性塑料的成型,如尼龙、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯类 等。
• 优点: • (1)原材料的利用率将近100%。 • (2)尺寸精度高 • (3)表面质量优良 • (4)可以制作结构十分复杂的模型
第27页/共50页
• 缺点: • (1)成型过程中伴随着物理和化学变化,所以制件较易弯曲,需要支撑。 • (2)可使用的材料种类比较少 • (3)液态树脂具有气味和毒性,并且需要避光保护,以防止提前发生聚合反应,
• 优点: • (1)由于热融挤压头系统构造原理和操作简单,维护成
本低,系统运行安全。 • (2)原材料在成型过程中无化学变化,制件的翘曲变形
小。
• (3)原材料利用率高,且材料寿命长。 • 缺点: • (1)成型件表面有明显的条纹。

逆向工程概述 ppt课件

逆向工程概述  ppt课件
考元素
21
应用实例
点云编辑(对齐)
所要对齐的平面, 一般为XY、XZ、
YZ等平面
拟合平面
22
应用实例
点云编辑(对齐)
用最佳拟合 功能,把拟 合平面对齐 到所需要的
平面上
23
应用实例
点云编辑(对齐)
对齐之前 对齐之后
24
构造曲线
应用实例
由点云截取 轮廓线点云, 并构造成曲
线
25
构造曲面
应用实例
15
点云数据的处理及曲面构造
2. 点云数据处理的一般流程
➢ 打开扫描点数据或其他曲线 ➢ 用适当的方式显示出来(display) ➢ 点云数据优化处理(删除、过滤) ➢ 点云数据编辑(合并、对齐、网格化) ➢ 将点云分割成易处理的截面 ➢ 从点云截面中构造出新的点云,以便构造曲线 ➢ 用曲线和点云构造出曲面 ➢ 评估曲面品质,修改
16
四、应用实例
17
数据导入
应用实例
多个数据的合并, 只要多次打开就 可以将数据合并
在一起
18
应用实例
数据显示(display)
如果后面多边形 方式选择项是灰 色的,代表点云 没有多边形计算
19
应用实例
数据优化处理(删除、过滤)
20
应用实例
点云编辑(对齐)
截取所需要的一个平 面,并由点云拟合出 平面,作为对齐的参
4
逆向工程技术介绍
2. 逆向工程技术应用领域
➢ 在没有设计图纸或者设计图纸不完整以及没有CAD模型的情况下,在对零件原 型进行测量得到零件的设计图纸或CAD模型,并以此为依据利用快速成型复制 出相同的零件。
➢ 当设计需要通过实验验证才能定型的工件模型时,通常采用逆向工程技术。比 如设计飞机机翼,为了满足空气动力学的要求,首先要求在初始设计模型上进 行各种性能试验建立符合要求的产品模型,最终的实验模型将成为制造这类零 件的依据。

逆向工程技术

逆向工程技术

韩国:SOLUTIONIX公司的REXCAN系列扫描仪
美国:Cyberware公司的人体三维彩色扫描仪,CGI公司的
层析断层测量机
国内测量设备的发展也十分迅速
10余家三坐标测量机厂家
非接触式:北京天远,深圳华朗,西安交通大学等
二、数据获取
10
2. 测量设备
COMET 400 测量系统
G1连续:切线连续,制作简单,成功率高,常用于小家电面的相交处。
G2连续:曲率连续,视觉效果光滑流畅,是A级曲面的最低标准。
G3连续:曲率的变化率连续 G4连续:曲率变化率的变化率连续
反光效果Байду номын сангаас美,通常用于汽车设计
数据光顺:对点云进行滤波。常用的滤波算法有高斯(Gaussian) 滤波、平均(Averaging)滤波和中值(Median)滤波,在Imageware软件 中即提供了这三种滤波方式
一、逆向工程技术概述
6
3. 技术流程
实物样品 数据获取
测量设备
数据处理
CAD模型重构
纸质技术文档 仿制改造产品
CAD/CAM系统 制造系统
快速成型 产品样件
模具 批量生产产品
二、数据获取
7
1. 测量方法
数据测量方法
3D扫描仪
接触式
非接触式
触发式
连续式
光学式
非光学式
MRI CT
三坐标测量机 (CMM)
数据插补
数据精简
数据分割
三、数据处理
13
1.噪点去除
噪点:测量误差点
直接识别:明显的异常点和散乱点 曲线检查法:用最小二乘法通过截面数据的首末点拟合曲线 角度判断法:检查点沿扫描线方向与前后两点形成的夹角是否小

逆向工程关键技术

逆向工程关键技术

1、3逆向工程中的关键技术1、3、1 数据采集技术訂前,用来采集物体表面数据的测量设备与方法多种多样,其原理也各不相同、测量方法的选用是逆向工程中一个特不重要的问题。

不同的测量方式,不但决定了测量本身的精度、速度与经济性,还造成测量数据类型及后续处理方式的不同。

依照测量探头是否与零件表面接触,逆向工程中物体表面数字化三维数据的采集方法基本上能够分为接触式(Con tact)与非接触式(N o n—c o n t ac t ) 两种。

接触式包括三坐标测量机(Co o rdin a te M e as u ring Machin i ng, CMM) 与关节臂测量机;而非接触式主要有基于光学的激光三角法、激光测距法、结构光法、图像分析法以及基于声波、磁学的方法等。

这些方法都有各自的特点与应用范围,具体选用何种测量方法与数据处理技术应依照被测物体的形体特征与应用LI的来决定、LI 前,还没有找到一种完全使用于工业设讣逆向测量方法。

各种数据采集方法分类如图1、3所示。

在接触式测量方法中,CMM是应用最为广泛的一种测量设备;CMM通常是基于力-变形原理,通过接触式探头沿样件表面移动并与表面接触时发生变形,检测出接触点的三维坐标,按采样方式乂可分为单点触发式与连续扫描式两种。

CMM对被测物体的材质与色泽没有特不要求,可达到特不高的测量精度(土0、5pm), 对物体边界与特征点的测量相对精确,关于没有复杂内部型腔、特征儿何尺寸多、只有少量特征曲面的规则零件反求特不有效。

主要缺点是效率低,测量过程过分依赖于测量者的经验,特不是关于儿何模型未知的复杂产品,难以确定最优的采样策略与路径。

逆向工程数据采集方法图1、3逆向丄程数据采集方法分类随着电子技术、讣算机技术的发展,CHM也山往常的机械式发展为口前的计 .......................... ... ................. t in—LL心T讐CMM发展的方向、智能测量量策略,其关键技术包括零件算机数字控制(CNC)型的高级时计机关疗臂测量机机的研究是利,位置的自动识/----------- >随着快速汝接触式测量技M基本原理,将一〔机内||?知谟:、测試决策智能化与测量路径规划、CAD/CAM集成技术等。

逆向工程技术

逆向工程技术
于允许值。 弦高差方法:连接检查点前后两点,计算检查点到连线(弦)的距离
被集成到逆向软件中
三、数据处理
2.多视对齐
Polyworks的IMAlign模块
三、数据处理
2.多视对齐
粘贴特征点
三、数据处理
3.数据光顺
在汽车、摩托车覆盖件的应用中,对表面的光顺性往往有很高的 要求,通常要求达到A级(Class A)曲面品质。
逆向工程技术
一、逆向工程技术概述
1. 概念
正向工程(或顺向工程) 逆向工程(Reverse Engineering)(也称反求工程、反向工程等):将实物 转化为CAD模型相关的数字化技术、几何模型重建技术和产品制造技术 的总称。
一、逆向工程技术概述
2. 应用领域
对产品外形有特殊美学要求的领域,为了方便产品的美学评价,需 要由造型设计师用油泥等材料制作真实尺寸模型.
G0连续:位置连续,即曲面间没有缝隙,但可能有锐利边缘,不常用。
G1连续:切线连续,制作简单,成功率高,常用于小家电面的相交处。
G2连续:曲率连续,视觉效果光滑流畅,是A级曲面的最低标准。
G3连续:曲率的变化率连续 G4连续:曲率变化率的变化率连续
反光效果完美,通常用于汽车设计
数据光顺:对点云进行滤波。常用的滤波算法有高斯(Gaussian) 滤波、平均(Averaging)滤波和中值(Median)滤波,在Imageware软件 中即提供了这三种滤波方式
二、数据获取
2. 测量设备
三坐标测量机(CMM)
悬臂式
桥式
便携式
龙门式
二、数据获取
2. 测量设备
非接触式扫描仪 德国:GOM公司的ATOS,Steinbichler公司的COMET 瑞士:FARO公司的激光扫描仪 韩国:SOLUTIONIX公司的REXCAN系列扫描仪 美国:Cyberware公司的人体三维彩色扫描仪,CGI公司的

第1章逆向工程技术概述

第1章逆向工程技术概述
首 页 下一节
1-4 逆向工程的工作流程
RE包括了测量数据扫描、数据处理、 CAD/CAM系统处理和融入产品数据管理系 统的过程,是从实物到数字模型,再到产品 (实物)的演化过程。


下一节
1-5 逆向工程的系统组成 系统
几何外形数字化
• 产 品 制 造 设 备
CAD模型重构
CAD/CAE/CAM
PDM
•CNC
•CAE
数 据 处 理
测 量 机 与 测 量 探 头
涉及到的主要技术:数据采集技术、数据处理 技术、模型重构技术
正向设计
产品功能描述 产品概念设计 CAD模型
逆向设计
产品/实物/模型 数据采集 反求CAD建模
抽象→CAD (艰难)
实物→CAD (容易)
首 页 下一节
1-2 初识逆向工程技术
⑴ 手绘图
(2)效果图
(3)制作油泥模型
(4)设计师对模型修改
(5)采集点云数据
汽车点云数据
(6)曲面构建
汽车外形反求建模
( )
产 品 开 发 与 模 具 生 产 、 工 业 设 计
通 用 电 器 和 家 电 行 业
医 疗 器 材 、 工 艺 品 、 卡 通 动 画
考古物品复原
特 种 服 装 宇 航 服源自( )人 工 力 学 、 人 体 曲 线 产 品 设 计
应用意义——
逆向工程不是简单地将原有物体还原,它是 在还原的基础上进行二次创新,已广泛应用于 工业领域并取得了重大的经济和社会效益。 逆向工程技术为产品的改进设计提供了方便、 快捷的工具,缩短了产品开发周期,使企业适 应小批量、多品种的生产要求,从而在激烈的 市场竞争中处于有利的地位。 逆向工程技术的应用对我国企业缩短与发达 国家的差距具有特别重要的意义。

逆向工程技术简介

逆向工程技术简介
图1逆向工程工作流程图
目前ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ大多数的实物原型的逆向工程是通过上图所示的三种方式来达到反求目地的。
第一种实现方式是在得到零件的CAD数据后,将数据导入专业的CAD软件系统进行再设计。第二种方式是在得到零件的CAD数据后,自动生成零件的NC代码文件,然后将该文件输入数控加工机床加工出所需产品。第三种方式是在得到零件的CAD数据后,自动生成样品的STL文件,然后将该文件导入快速原型制造系统中制造出产品。
第三步:零件原形CAD模型的重建将分割后的三维数据在CAD系统中分别做表面模型的拟合,并通过各表面片的求交与拼接获取零件原形表面的CAD模型。
第四步:重建CAD模型的检验与修正采用根据获得的CAD模型重新测量和加工出样品的方法来检验重建的CAD模型是否满足精度或其他试验性能指标的要,对不满足要求者重复以上过程,直至达到零件的逆向工程设计要求。
3、逆向工程实现的步骤
逆向工程一般可以分为4个步骤:
第一步:零件原形的数字化通常采用三坐标测量机(CMM)或激光扫描仪等测量装置来获取零件原形表面点的三维坐标值。
第二步:从测量数据中提取零件原形的几何特征按测量数据的几何属性对其进行分割,采用几何特征匹配与识别的方法来获取零件原形所具有的设计与加工特征。
4.1数字化测量
数字化测量是逆向工程的基础,在此基础上进行复杂曲面的建模、评价、改进和制造。数据的测量质量直接影响最终模型的质量。
图3常用方法
三坐标测量机CMM(three coordinate measuring machine)是常用的接触式测量方法,但其适用范围较窄,仅适用那些结构简单,没有复杂内腔的零部件。
针对获得的点云数据,可以直接导入Imageware软件中进行一系列的处理,最终生成三维实体模型;针对获得CT切片图像,可以导入专业的矢量化软件等软件中经过一系列处理获得三维模型。

逆向工程资料文档

逆向工程资料文档
在模型重构之前,应详细了解模型的前期信息和后续应用要求,以 选择正确有效的造型方法、支撑软件 、模型精度和模型质量。前期信 息包括实物样件的几何特征、数据特点等;后续应用包括结构分析、加 工、制作模具、快速原型等。
逆向工程关键技术
1. 数字化测量 2. 测量数据预处理 3. 三维重构 4. 坐标配准 5. 误差分析
蒙皮模具( 长5m) 成型面点云图
逆向工程关键技术
1. 数字化测量 2. 测量数据预处理 3. 三维重构 4. 坐标配准 5. 误差分析
逆向技术
产品 实物
数字 测量
数据 处理
设计 数据
三维 重构
坐标 配准
CAD 模型
误差 分析
测量数据预处理
逆向技术
产品外形数据是通过坐标测量机来获取的,一方面,无论是接触 式的数控测量机还是非接触式的激光扫描机,不可避免地会引入数 据误差,尤其是尖锐边和产品边界附近的测量数据,测量数据中的 坏点,可能使该点及其周围的曲面片偏离原曲面。另外,由于激光 扫描的应用,曲面测量会产生海量的数据点,这样在造型之前应对 数据进行精简。
误差分析—整体误差分析
单元块A误差分析
逆向技术
单元块A与设计模型的 最大误差是0.6640mm, 平均误差是0.1615mm。
误差分析—整体误差分析
单元块B误差分析
逆向技术
单元块B与设计模型的 最大误差是0.7776mm, 平均误差是0.2897mm。
误差分析—整体误差分析
逆向技术
根据实体模型,测量实体的 轮廓尺寸,并与图纸给出的 轮廓尺寸对比分析。
误差分析—曲面重构时产生的误差
逆向技术
主要是在逆向工程软件中进行模型重构时,曲线、曲面的拟合 误差,目前的软件常采用最小二乘法 逼近来进行样条曲线、曲面拟 合,因此存在一个允差大小控制问题。

1 逆向工程技术概述

1 逆向工程技术概述

1 逆向工程技术概述1逆向工程技术概述1逆向工程技术概述1逆向工程技术详述逆向工程也称反求工程,是指用一定的测量手段对实物或模型进行测量,根据测量数据通过三维几何建模方法,重构实物的cad模型,从而实现产品设计与制造的过程。

逆向工程技术普遍用于汽车工业,特别是汽车车身的设计与开发。

与传统的设计制造方法不同,其主要是在没有设计图纸或图纸不完整而有样品的情况下,利用三维扫描测量仪,准确快速地测量样品或轮廓外形的表面数据,加以点数据处理、曲面创建、三维实体模型重构,再通过数控加工或快速成型来制造试制样品,然后通过cam数控系统编程加工产品。

通俗说道,从某种程度上说道,逆向工程就是仿制。

这里的前提就是预设我们传统的设计生产为“正向工程。

软件的逆向工程就是分析程序,力图在比源代码更高抽象层次上创建程序的则表示过程,逆向工程就是设计的恢复正常过程。

逆向工程工具可以从已存有的程序中提取数据结构、体系结构和程序设计信息。

imgaware由德国siemens集团旗下的ugs公司出品,是最著名的逆向工程软件,正被广泛应用于汽车、航空、航天、消费家电、模具、计算机零部件等设计与制造领域。

该软件拥有广大的用户群,国外有bmw、boeing、gm、chrysler、ford、raytheon、toyota等著名国际大公司,国内则有上海大众、上海交大、上海delphi、成都飞机制造公司等大企业。

以前该软件主要被应用于航空航天和汽车工业,因为这两个领域对空气动力学性能要求很高,在产品开发的开始阶段就要认真考虑空气动力性。

常规的设计流程首先根据工业造型需要设计出结构,制作出油泥模型之后将其送到风洞实验室去测量空气动力学性能,然后再根据实验结果对模型进行反复修改直到获得满意结果为止,如此所得到的最终油泥模型才是符合需要的模型。

如何将油泥模型的外形精确地输入计算机成为电子模型,这就需要采用逆向工程软件。

首先利用三坐标测量仪器测出模型表面点阵数据,然后利用逆向工程软件(例如:imagewaresurfacer)进行处理即可获得class1曲面。

逆向工程技术资料

逆向工程技术资料
概念
逆向工程与正向工程相反,正向工程是根据设计图纸进行产品制造,而逆向工 程则是从实物或图纸出发,反向推导出产品的设计图纸和模型。
逆向工程的应用领域
01
02
03
04
汽车制造
逆向工程在汽车制造领域中广 泛应用于车身、发动机、底盘
等部件的复制和改进。
航空航天
逆向工程在航空航天领域中用 于复制和改进飞机、卫星、火
模型重建的精度问题
表面细节丢失
在数据采集过程中,物体表面的细节信息可能无法完全获取,导 致模型重建精度下降。
几何形状误差
由于数据采集和处理过程中存在的误差,导致模型重建的几何形 状与实际物体存在偏差。
材料属性模拟
逆向工程中需要模拟物体的材料属性,如硬度、弹性等,这些属 性对模型重建的精度也有影响。
优化设计技术
优化设计技术是逆向工程中用于提高产品性能的 一种设计方法。
优化设计技术的基本思想是通过不断迭代和优化 设计方案,以达到提高产品性能的目的。
优化设计技术的应用范围也非常广泛,包括机械 工程、航空航天、汽车等领域。
03 逆向工程实施流程
数据采集
采集方式
通过扫描仪、三维测量仪 等设备获取物体表面的三 维坐标数据。
人工智能技术可以辅助工程师 进行决策,提高逆向工程的智
能化水平。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
01
02
03
04
3. 对数据进行处理,去除噪声 、填补缺失数据。
4. 利用CAD软件进行建模,创 建三维模型。
5. 根据需要生成新的模具或零 件,进行数控加工或其他制造
工艺。
应用价值:模具制造逆向工程在 快速原型制作、模具设计、产品 复制等领域具有广泛应用,可以 缩短产品开发周期,降低开发成

逆向工程技术及其应用

逆向工程技术及其应用

逆向工程技术及其应用一、逆向工程技术概述逆向工程技术是一种通过对已有产品进行分析,揭示其设计,制造和功能的工艺和过程的技术,逆向工程技术被广泛应用于航空,航天,汽车,机械,电子等领域。

逆向工程技术的发展和应用,可以加快产品的设计和研发,提高产品质量和性能,降低成本和提高效率。

二、逆向工程技术原理介绍逆向工程技术的原理是基于现有的产品或物件,通过逆向思考和技术手段来还原产品的设计和制造过程。

逆向工程技术的整个过程主要包括三个步骤:第一步是获取产品或者物件的基本信息,主要是包括产品的外形和内部结构的信息。

其中,获取产品外形信息的方法有多种,包括扫描仪,光学镜头,CMT等。

而获取产品内部结构信息则主要通过剖面分析获取。

第二步是对获取的产品信息进行建模和还原。

通过三维建模技术或多媒体技术,将产品的物理信息变成数字信息,进行建模和还原。

第三步是使用数字模型进行设计和生产,这一步主要是将数字模型进行优化和改进,用于设计/生产,这样可以加快产品的研发周期和降低研发成本。

三、逆向工程技术的应用领域逆向工程技术是一种广泛应用于制造业的技术,主要应用领域包括:航空,航天,汽车制造,机械制造,电子产品制造,家电等等。

1. 航空制造领域: 在航空制造领域,逆向工程技术可以用于航空部件的分析和设计。

逆向工程技术可以对飞机部件进行分析,了解机件的作用,性能和市场情况,从而对市场上的部件进行研究和研发。

2. 汽车制造领域: 逆向工程技术被广泛应用于汽车制造领域。

逆向工程技术可以帮助汽车制造商了解汽车的设计和生产过程,提高汽车的性能和质量。

逆向工程技术可以还原整个汽车系统的设计和制造过程。

3. 机械制造领域: 在机械制造领域,逆向工程技术可以用于设备的分析和设计。

逆向工程技术可以帮助机械制造商了解设备的设计和生产过程,提高设备的性能和质量。

逆向工程技术可以还原整个机械系统的设计和制造过程。

4. 电子产品制造领域: 在电子产品制造领域,逆向工程技术可以应用于电子产品的分析和设计。

逆向工程技术资料全24页PPT

逆向工程技术资料全24页PPT
逆向工程技术资料全
41、实际上,我们想要的不是针对犯 罪的法 律,而 是针对 疯狂的 法律。 ——马 克·吐温 42、法律的力量应当跟随着公民,就 像影子 跟随着 身体一 样。— —贝卡 利亚 43、法律和制度必须跟上人类思想进 步。— —杰弗 逊 44、人类受制于法律,法律受制于情 理。— —人 自由发 挥自己 的才能 ,而不 是为了 束缚他 的才能 。—— 罗伯斯 庇尔
31、只有永远躺在泥坑里的人,才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭,生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍,就是一下子不要学很多。——洛克

培训资料逆向工程(一)2024

培训资料逆向工程(一)2024

培训资料逆向工程(一)引言概述:培训资料逆向工程是指通过逆向工程技术将已经存在且可用的培训资料进行分析和解构,以获得关键信息并重新设计和优化培训课程。

本文将介绍培训资料逆向工程的五个主要方面,包括数据收集、课程分析、目标设定、资源重构和课程优化。

通过逆向工程技术,组织可以更好地理解并改进现有培训资料,提高培训的效果和成果。

正文:1. 数据收集- 收集已有的培训资料,包括课件、文档、视频等。

- 组织和整合已有的培训资料,建立一个完整的资料库。

- 分析已有的培训资料,了解课程的结构、内容和特点。

- 对资料进行分类和排序,以便更好地进行后续的课程分析。

2. 课程分析- 对已有的培训资料进行深入分析,了解培训课程的目标和内容。

- 研究和评估培训课程的教学方法和技术。

- 分析培训课程的优势和不足之处,找出改进和优化的机会。

- 确定培训课程的目标学习者和学习需求,以便后续的目标设定。

3. 目标设定- 根据课程分析的结果,设定明确的培训目标。

- 确定学习者应该掌握的知识、技能和态度。

- 设定清晰的学习目标和评估标准,以便对学习者的学习成果进行评估。

4. 资源重构- 根据目标设定,重新设计和优化培训课程的资源。

- 基于已有的资料和分析结果,重新组织课程内容和结构。

- 开发新的学习资料和资源,以满足学习者的需要。

- 更新和改进培训课程的教学方法和技术,以提高学习效果。

5. 课程优化- 对重构后的培训课程进行测试和评估。

- 收集学员的反馈和评价,根据反馈进行课程的调整和改进。

- 定期对培训课程进行更新和优化,以保持其与时俱进的特点。

- 向其他教师和培训师分享优化后的培训资料,以促进教学的改进和创新。

总结:培训资料逆向工程是一个系统性的过程,通过数据收集、课程分析、目标设定、资源重构和课程优化等步骤实现。

通过逆向工程技术,可以更好地理解已有的培训资料,并通过重新设计和优化提高培训的质量和效果。

逆向工程不仅有助于改善培训课程,也能促进教学的创新和发展。

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  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
逆向工程就专门为制造业提供了一个全新、高
效的重构手段,实现从实际物体到几何模型的直接 转换。作为产品设计制造的一种手段,在20世纪90 年代初,逆向工程技术开始引起各国工业界和学术 界的高度重视。
1.2 逆向工程的定义
逆向工程(Reverse engineering,简称RE),也称反求工 程、反向工程等。逆向工程起源于精密测量和质量检测, 是80年代发展起来的反向的产品设计思想,是消化和吸收 先进技术的一系列分析方法和应用技术的组合,它以已有 的产品或技术为研究对象,将已存在的产品模型或实物模 型转化为工程设计模型和概念模型,在此基础上对已存在 的产品进行解剖、深化和再创造,是在已有设计基础上的 再设计。逆向工程是集测量技术、计算机软硬件技术、现 代产品设计与制造技术的综合应用技术[2] ,是设计下游 向设计上游反馈信息的回路 。
体素
三维测量
数据处理
实物样件Nຫໍສະໝຸດ 编程 CAN加工建构曲 线曲面
三维 重构
几何模型
STL 分层 RP 制造
图1.1 逆向工程体系结构图
1、点云数据预处理
非接触式测量方法测得的数据非常庞大,
并常常带有许多杂点、噪声点,影响后续 的曲面、曲线创建过程。因此,需在曲面 重构前,对点云进行一些必要的处理,以 获得满意的数据,为曲面重构过程做好准 备,即点云预处理。点云预处理主要包括 多视点云的对齐、点云过滤、数据精简和 点云分块。
3.在没有设计图纸或者设计图纸不完整以及没有CAD模 型的情况下,在对零件模型进行测量的基础上,形成零件的 设计图纸或CAD模型,并以此为依据生成数控加工的NC代 码或快速原型加工所需的数据,复制一个相同的零件。
4.很多物品很难用基本几何来表现与定义,例如流线型产 品、艺术浮雕及不规则线条等。
5.逆向工程在新产品开发、创新设计上同样具有相当高的 应用价值。
2.当设计需要通过试验测试才能定型的工件模型时,通常采 用逆向工程的方法。比如航天航空、汽车制造领域,为了满足 产品对空气动力学等的要求,首先要在实体模型、缩小模型的 基础上经过各种性能测试。建立符合产品模型。此类产品通常 由复杂的自由曲面拼接而成的,最终确认的实验模型必须借助 逆向工程,转换为产品的三维CAD模型及其模具。
6.广发应用于修复破损的文物、艺术品,或缺乏供应的损 坏零件等
7.特种服装、头盔的制造以使用者的身体为原始依据。
8.应用于RPM技术。
第二节 逆向工程的测量系统
2.1 三维测量方法的概述
2、三维模型重构
三维CAD模型的重构是逆向工程的另一个核 心和主要目的,是后续产品加工制造、快速成形、 工程分析和产品再设计的基础。因此,CAD模型 的重构是整个逆向工程中最关键、最复杂的一环。
在逆向工程中,三维CAD模型的重构是利用 产品表面的算乱点数据,通过插值或者拟合,构 建一个近似模型来逼近产品模型。根据曲面拓扑 形式的不同,目前逆向工程研究中,自由曲面建 模手段分为两大类:第一种是以三角Bezier曲面为 基础的曲面构造方法;第二种是以NURBS(非均 匀有理B样条)曲线、曲面为基础的矩形域参数曲 面拟合方法。
3、重构模型质量评价
在逆向工程中,从产品的实物模型,重构得到 了产品的CAD模型,根据这个CAD模型,一方面 可以对原产品进行仿制或者重复制造,另一方面 可以对原始产品进行工程分析、优化结构、实现 改进、创新设计。两个方面都存在这样一个问题, 即重构的CAD模型能否表现产品实物,两者之间 的误差有多大。因此,应予以考虑的模型精度评 价主要解决以下问题:
逆向工程技术
第一节 概述
1.1 逆向工程的发展背景
1.随着工业技术的进步以及经济的发展,在消费者高质 量的要求下,功能上的需求已不再是赢得市场的唯一条件。 产品不仅要具有先进的功能,还要有流畅、造型富有个性 的产品外观,以吸引消费者的注意。流畅、造型富有个性 的产品外观要求必然会使得产品外观由复杂的自由曲面组 成。然而传统的产品开发模式(即正向工程)很难用严密、 统一的数学语言来描述这些自由曲面。
2.随着市场竞争的加剧,为了快速的响应市场,产 品的周期越来越短,企业界对新产品开发力度也得到 不断地加强 。传统的产品开发模式受到挑战。
为此,为适应现代先进制造技术的发展,需要 将实物样件或手工模型转化为CAD数据,以便利用 快速成形系统(RP)、计算机辅助制造系统(CAM)、 产品数据管理(PDM)等先进技术对其进行处理和 管理,并进行进一步的修改和再设计优化。此时, 就需要一个一体化的解决手段:样品 数据 样品。
(1)由逆向工程中重构得到的模型和实物样件的误 差到底有多大。
(2)所建立的模型是否可以接受。
(3)根据模型制造的零件是否与数学模型相吻合。
1.3 逆向工程的应用领域
1.在产品外形的美学有特别要求的领域,为方便评价其美学 效果,设计师广泛利用油泥、黏土或木头等材料进行快速且大 量的模型制作,将所要表达的意图以实体的方式呈现出来,而 不是采用计算机屏幕上缩小比例的物体投视图的方法。此时如 何根据造型师制作出来的模型,快速建立三维CAD模型,就必 须引入逆向工程技术。
1.与正向工程的区别
传统的产品开发流程是一种预定模式,即从市场需求出 发,分析产品的功能描述、规格及预定指标。然后再进行 概念设计、总体设计和零部件设计,制定工艺流程、设计 工装夹具,依据产品的设计蓝图完成加工制造。这种设计 方法称为正向设计或顺向设计。产品的逆向工程则与之相 反,它是从产品的实物样件出发,通过各种测绘技术和几 何造型技术将其转化成CAD 模型和图样,再制造产品。它 改变了CAD系统从图纸到实物的传统设计模式,为产品的 快速开发及原形化设计提供了一条新的途径。
1.3 逆向工程的工作流程
逆向工程由离散数据获取、数据处理与曲面重构、快速制 造三大部分组成(其体系结构如图1.1所示)。包含三维数据测 量、数据预处理和曲线曲面重构三大关键技术。 逆向工程的一 般过程分为样件三维数据获取、数据处理、原形CAD模型重 建 、模型评价与修正和快速制造五个阶段。
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