反求工程技术在快速成型中的应用
逆向工程与快速成型技术的简单应用
锁扣上部
锁扣下部
第一次尝试
第二次尝试
第三次尝试
逆向工程
修饰完
创作的目的和构想
如图，生活中随处可见这种塑料锁扣，虽然单，但是十
分实用。所以我选择用SolidWorks绘制塑料锁扣模型。
由于实验室3D打印的精度有限，我在设计锁扣模型时预留了一定的尺寸，以保证打印出
来的成品能够切实达到使用的效果。同时，为了节省材料，我在考虑强度的情况下尽量
采用镂空结构，最大尺寸控制在6cm以内。如图
逆向工程与快速成型技术的简单应用
航天学院
41820221
蔡李根
逆向工程
逆向工程也称反求工程或反向工程， 是根据已
存在的产品或零件原型构造产品或零件的工程
设计模型，并在此基础上对已有的产品进行剖
析、理解和改进，是对已有设计的再设计。
快速成型
快速成形技术是全新的“增长”加工法，是一种离散-堆 积的成形过程，如图1所示。一个不管多么复杂的零件， 都可以利用专用软件将三维CAD模型沿一定方向分解得 到一系列层片截面数据，这就是快速成形技术的前期数 据处理，即离散过程。然后，利用激光或热能等技术以 及特定的材料，在专门设备上，在控制软件驱动下，按 一定的规则逐层堆积加工零件，这就堆积过程。
基于逆向工程的快速成型技术的应用
．
图 1
扫描 点 云 数据处 理 图
，
m
。
通过扫描
获 得 了 零 件 曲面 的 点 云 数 据 之 后 据导 入 到
Im
a
，
将扫描所 得到 的点 云 数
，
3
零件快速成 型
快速成型技术 (Ra
p id
Im
a
g
e w a r e
软 件 中进 行 处 理
形 到 图纸
。
而 逆 向工 程 的设 计是从 零 件或 实物原
，
在产 品丌 发过 程 中
，
由于 形 状 复 杂
，
，
含许多空间曲面
很 难 直接 建市 数据模 型
常 常需 要 以
、
、
实物模 型 (样 件 ) 为依据 或参考 原 型 进 行仿 型
或造 型设计
。
本 文 以 导 流 罩 的逆 向反 求 为 例
，
通 常用 于 仿制没 有 设 计
，
： 翟 谳 ； i X；蹒 ；
”
， 每0 【^
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～
。
’
图纸 文 件 的产 品
。
是对存在 的实物模型进行测量
，
并根
修改
、
据测 得 的数据重 构 出数据 模 型 检验
、
进 而进行分析
。
、
加工
，
然 后 制 造 出 产 品 的过 程
，
传统设 计 和 制造 其 巾包
改型
是从 图纸到零 件
譬 受
也 各 有 不 同 ，但 是 ， 其 基 本 原 理 都 是 一 样 的 ， 那 就 是 “ 层 制 造 ，逐 层 叠 加 ” 分 。快 速 成 型 （ ） 技 术 可 以 在 无 ＲＰ 需 准 备 任 何 模 具 、 刀 具 和 工 装 夹 具 的 情 况 下 ， 直 接 接 受 产 品设 计 （ ＡＤ）数 模 的 数 据 ，快 速 制 造 出 新 产 品 的 样 Ｃ
第3 章 快速成型关键技术—快速逆向(反求)工程
激光线扫描数字化仪
基于三角测量原理的激光扫描数字化仪 首先，由光源系统形成结构光，投射到被测物体表面上， 而与结构光成一定角度的位置传感器（如CCD 摄像机、
PSD等）摄取经物体表面形状调制的变形图像信息，经由信
号转换电路(如图像采集卡等) 把图像模拟信号转化为数字图 像信号输入计算机进行一系列数据处理，解调图像即将位置
平面扫描 旋转扫描 相位扫描 混合扫描
CCD2 CCD1
Laser
图9 单线光刀扫描反求设备
激光线扫描实例
飞行时间法
飞行时间法的原理是基于测量激光或其他光源脉冲光束
的飞行时间进行点位测量。在测量过程中，物体反射脉冲光
束经反射回到接收传感器，通过光纤传输的参考脉冲光束也 被传感器接收，这样会产生时间差，就可以把两脉冲时间差 转换成距离。飞行时间法典型的分辨率在1 mm左右，采用由 二极管激光器发出的亚微秒脉冲和高分辨率设备，可以获得 亚毫米级的分辨率。
图像分析法(数字照相系统 )
这种方法的关键 是多幅图像上同名点 的搜索及自动匹配较 为困难，通常求取同 名点的方法有: ①依据被测物体上的 人工的或固有的特征 点(角点、局部灰度 极值点等)在各个视 角方向的图像中形态 的相似性进行匹配; ②利用窗口或模板求 对应点。
光学测量中的问题
相位法原理
三维光学测量结构图
光栅投射到工件图案
参考文献：曹康，周贤斌，面外云纹法与相位法关系的研究， 航空材料学报，Vol. 15, No. 3, 1995: 50~55
当投影光源将基准栅线投影至被测试件表面时，栅线像发 生变形调制，形成调制栅线图像，光强分布函数可表示为：
基于逆向工程的复杂工艺品设计及快速成型
No2Apr第2期（总第225期）2021年4月机 械 工 程 与 自 动 化MECHANICAL ENGINEERING & AUTOMATION文章编号= 1672-6413（2021）02-0052-03基于逆向工程的复杂工艺品设计及快速成型櫜夏会芳，汤剑，张琳琅，苏秀芝（武汉华夏理工学院智能制造学院，湖北武汉430223）摘要：为解决复杂工艺品的逆向建模及成型问题，以兵马俑人俑工艺品为例，应用三维激光扫描设备、Geomagic Wrap 软件、Geomagic Design X 软件、Geomagic Control X 软件和3D 打印技术进行逆向设计和快速成型，实现模型的快速复制，提高了复杂型面产品的开发能力，降低了产品的研发成本。
关键词：逆向工程；工艺品；快速成型中图分类号： TP3917 文献标识码： A0 引言1. 1 扫描前处理逆向工程（Reverse Engineering ）也称反求工程或 逆向设计，是将已有产品模型（实物模型）转化为工程 设计模型和概念模型，并在此基础上解剖、深化和再创 造的一系列分析方法和应用技术的组合［1］。
逆向工程的过程大致如下：首先由数据采集设备 获取样件表面数据，其次导入专门的数据处理软件或 带有数据处理的三维CAD 软件进行前处理，然后进 行曲面和三维实体重构，在计算机上复现实物样件，并 在此基础上进行修改和创新设计，最后对再设计的对 象进行实物制造。
其中从数据采集到CAD 模型的建 立是反求工程中的关键技术。
本文以兵马俑人俑工艺品为研究对象，利用逆向 工程技术对人俑模型进行逆向建模。
1人俑三维数据采集本次扫描选用日本柯尼卡美能达三维扫描仪 RANGE7对人俑模型进行数据采集。
柯尼卡美能达 三维扫描仪属于非接触式光学扫描仪，物体表面明暗 程度会影响扫描数据的质量，另外要获得物体表面完 整的数据，需多方位扫描［］。
所以扫描前处理主要是 表面处理、贴标记点。
反求工程在快速成型技术中的应用
程 ，它 是 一 种 创 新 设 计 。 近 年 来 ，反 求 工 程 技 术 在 我 国 的 工业 设计 领 域 的应 用 发展 非 常快 ，特 别 在 快速 成
型 技术 中的应 用 范 围 也越 来 越 广 泛 。
一
、
反 求 工 程 与 正 向工 程 的 区别
正 向工 程
正 向工 程 也 称 为 正 向设 计 ，是 根 据 市 场 需 求 ，提 出 目标 和 技 术 要 求 ，进 行 功 能 设 计 ，变 为产 品 。它 是 传 统 的产 品设 计 过 程 ，是 一 个 “ 无 到有 ” 的过 程 ， 从
描 臂 的硬 探 头和 ３ 激 光 扫 描 头 能 交 替进 行 数 字化 处 理 Ｄ
而 无 需 拆 下任 何 部 件 。用 户 可 以用 扫 描 臂 的硬 探 头 采
集简单点变化 。然后将 需要较大量数据 的（ 每秒１０ ０ ３０
个 点 以上 ） 域 进 行 数 字 化 处理 就 可输 出 数 据一 不 用 区
一
挖 潜 和 再 创 造 ， 生 产 出 具 有 一 定 市 场 竞 争 力 的 新 产 品 。它 是 一 种 创 新 设 计 过 程 ， 是 一 个 “ 从有 到无 再 到 有 ” 的过 程 ，也 可 以说 是 一 种 “ 猫 画 虎 ”的 设计 ， 照 但 它 又 不 只 是 简 单 的 “ 猫 画 虎 ” ，它 研 究 的 是 “ 照 为 什 么 这 样 做 ”的 问 题 。例 如 韩 国 现 代 汽 车 在发 展 汽 车 工 业 制 造 知 识 时 ， 曾参 考 日本 Ｈ Ｎ Ａ 车 设计 ，将 它 Ｏ Ｄ汽
也 可 以 说 是 ～ 种 “胸 有 成 竹 ” 的 设 计 ， 它 研 究 的 是 “ 么做 ”的 问题 。 怎 反求 工程 （ ｅ ｅ ｓ Ｅ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ Ｒ ｖ ｒ ｅ ｎ ｉ ｅ ｒ ｎ ，简 称 Ｒ ） 称 Ｅ也 图１反 求 工程 与 正向 工程 的 关系
反求与快速成型技术在模具中的探讨
ｎｅ ａ ｗ ｍ ｎｕｆ ｃ ｕｒ ｍ ｅ ｈｏｄ． ａ ｔ ｅ ｔ Ｔｈｉ ｅ ｈｎｏｌ ｙ ｈｒ ｓｔ ｃ ｏｇ ｔ ｏｕｇｈ ｗ ｉｈ ｔ ｍ ａ ｎｕｆ ｃ ｕ ｅ ｍ ｅ ｈｏｄ ａ ｔｒ ｔ ｕｎｉ ｏｎｓ ｎｄ Ｓ ｏ ｎｕｍ ｅ ｉ ａ ａ Ｏ ｎ ｒｃ ｌ
Ａ ｂｓ ｒ ｃ ｔ ａ ｔ： Ｓｉ ｅ ａ ｔ ｏｒ ａ ｉ ｎｃ ｆ ｓ ｆ ｍ ｔ ｏｎ ｔ ｃ ｅ ｈｎｏ ｏｇｙ ｂｅｉ ｐｕｂｌ ｓ ｌ ｎｇ ｉ ｈｅｄ， ｈａｓ ｅ ｌ ｚｅ ｔ ｑｕｉ ｅ ｒ ａ ｉ ｄ ｈｅ ｔ ｂｉ ｍ ａ ｋｅ ， ｔ ｇ ｒ ｔ ｈｅ ｄｅ ｅ ｏ ｖ ｌ ｐｍ ｅ ｓ ｂｅ ｎ ｘｔ ｅ ｅ ｙ ａ ｄ． ｎｔ ｈａ ｅ ｅ ｒ ｍ ｌ ｒ ｐｉ Ｔｈｅ ｐｅ ｌ ｄ ｐｔ ｄ ｇｒ ｄｕ ｌ ｏ ｔ ａ ｅ ｉ ｌ ｃ ｓ ａ ｎｃ ｅ ｓ ａ ｈ ｓ ｏｐ ｅ ａ ａ ｅ ａ ａ ｌ ｔ ｈｅ ｍ ｔ ｒ ａ ａ ｃ ｄｅ ｉ ｒ ａ ｅ ｌ ｗ ｔ ｉ ｙ
ｉ ｔ ｇ ａ ｉ ｙｓ ｅ ｎ ｅ ｌ ｔｏｎ ｐ ｉ ａ ｉ ｈｒ ｎ ｅ ｒ ｔｖｅ ｓ ｔ ｍ ｏ ｒ ｇｕ ａ ｉ ａ ｐｌｃ ｔｏｎ ｔ ｏｕｇ ｈｅ ｅ ａ ｐｌ ． ｈｔ ｘ ｍ ｅ Ｋ ｅ ｗ ｏｒ Ｒ ｅ ｒ ｅ ｅ ｉ ｅ ｉ ｙ ｄ： ｖｅ ｓ ｎｇ ｎｅ ｒ ｎｇ， Ｆａ ｔ ｆ ｍ ａ ｉ ｎ ｔ ｃ ｓ ｏｒ ｔ ｏ ｅ ｈｎｏ ｏｇ 。 Ｍ ｏｌ ａ ｆ ｃ ｕｒ ｌｙ ｄ ｍ ｎｕ ａ ｔ ｅ
‘
快速 成 型技术
反 求 与 快 速 成 型 技 术 在 模 具 中 的 探 讨
方 锐 栋
（ 疆 天 业 模具 中心 ，新 疆 石 河子 ，８ ２ ０ 新 ３ ０ ０）
摘 要：快 速成 技术问 世以来 ，发展 非常 迅速 。Ｍ Ｔ对材 料逐层添 加法这 种新 的制 造 方法 已逐步 适应 。该技术通 过与数控 加工 、铸 造 、金 Ｊ 属 冷喷涂 、硅胶 模等 制造 下段结 合 ，已成 为现代 模 、模 具和 零件制造 的 强有 力手段 ，＿ 航 航 天 、汽午 摩托 ＿ 在 乍、家 电等 领域得 到 ｒ广 泛应 用 。奉文从快速 成型技 术的基 奉原理 出发 。简述 Ｊ产 品快 速设 计 与制造 系统 的基本结构 、主 要功 能和构 建方 法，并通过 实例探 讨 了产 品快 速设 ｒ 计 制造 集成系统 的应用。 ｊ 关 键 涧 ： 求 一 程 。快 速 成 技 术 。模 具 制 造 反 ｌ ：
反求工程技术的应用和发展
中国科技期刊数据库 工业A2015年18期 95反求工程技术的应用和发展田绍文爱姆卡（天津）工业五金有限公司，天津 301700摘要：近年来，反求工程技术随着快速成型技术的发展，也得到了迅速的发展，同时，反求工程技术在快速成型制造领域中的作用也越来越突出，所以本文笔者对反求工程技术的应用和发展进行分析和研究，重点研究了方程工程技术的产生过程、测量原理、现阶段国内外的发展现状以及其主要的应用领域和关键技术，同时对其未来的发展进行展望。
关键词：反求工程技术；快速成型技术；产生过程；测量原理 中图分类号：TH164 文献标识码：A 文章编号：1671-5799(2015)18-0095-011 前言在制造行业生产的过程中，零件模型的CAD 软件绘制和设计既费时又费力，并且在工程的进展过程中只能提供实物，模具设计也是根据实物设计或是在实物的基础之上改进设计的，因此，反求工程技术在这种说技术不完善的背景之下应运而生，并且在市场的推动之下得到了快速的发展，以下是对反求工程技术的具体分析和研究。
2 反求工程技术概述2.1 反求工程技术的概念反求工程技术是指根据现有的样本或是模型，利用三维数字化测量设备对其轮廓坐标进行准确而快速的获取，然后再经过CAD 的三维曲面进行重新编辑和重新构建，这个过程完成之后，再将构建完成的样本的轮廓坐标输入到CAD/CAM 系统中去，通过CAM 产生刀具的NC 加工程序代码发送至数控加工设备，最后加工加工制造出设备所需要的模具，或是直接利用快速成型机将样本加工制造出来[1]。
除此之外，传统的加工技术中有一项技术叫正向工程技术，这项技术主要从产品的功能、用途和结构入手开始设计概念，概念设计完成之后，再依据各个零部件的CAD 设计图纸以及实现选择好的加工工艺进行加工制造，加工完成之后，将最后通过检验以及完善之后的代码发送给CNE ，或者利用快速成形机快速形成样品，节省时间，相对而言，传统的设计过程和新型的反求工程技术存在明显的可对比性，新型的反求工程技术无论是从工艺的选择还是设计流程方面等，较之传统的设计技术有不可比拟的优越性，因此，对其进行研究和完善是十分必要的。
推荐-反求工程在快速成形技术中的应用 精品
反求工程在快速成形技术中的应用反求工程在快速成形技术中的应用ApplicationofReverseEngineeringinRapidPrototyping华中平÷技大学(430074)滕功勇王从军黄树槐【摘要】根据在零件复制,复杂设计及概念设计中不可缺少的反求技术与快速成彤技术的结合应用,介绍j反求数据采集的几种方法.分析1在快速成形技术中反求数据的两种处理方式,列出了在实际应用中所采取方案的数据结构和主要的算法过程及应用实例关键词快速成形反求工程零件复制截面轮廓曲线Keywordsrapidprototyping,reverseengineering,partcoping,sectionalprofilecurvelin敏捷制造技术对产品的推陈出新的速度,对商家在竞争非常激烈的情况下把握商机,起着越来越重要的作用.而快速成形技术和反求工程作为敏捷制造技术的重要分支,为人们实现产品概念设计与复杂设计担任着重要角色.快速成形技术对所加工零件的几何形状无特别要求,可以将给定的数据还原成实体模型,固此我们只要将一定格式的数据输入快速成形系统,即可获得所要的实体模型.而反求工程则是一种对普通仪器难以测量,表面形状很不规则,不易设计的零件模型,艺术品,文物模型等进行数据提取极其有利的工具.二者的结合可实现零件的快速复制,还可通过CAD重新建模并加以修改,或调整快速成形工艺参数,实现零件模型的变异复制.反求过程中采集数据的手段很关键,首先介绍几种三维数据采集的测量技术,并结合快速成形技术,针对各测量技术,分析比较对采集数据进行处理的两种途径,采用本文所述的方案的数据结构,主要算法过程及应用实例.三维数据采集的几种方法1.接触式测量机械式三坐标测量是一种应用比较广泛的三维测量方法,测量精度高,容易操作,不过测量速度较慢,测得的数据点少,不能用RP直接还原成原型件模型.测量时,可根据零件模型特征选择测量位置及方向,测得特征点数据,然后根据特征点数据求得几何元素的特征尺寸(如外形尺寸,半径,曲率等),再利用特征曲面上的轮廓线特征点在三维造型软件(如Pro/E,UG,AutoCAD等)上重新建模.再根据需要进行一定的修改,以STL格式输出到快速成形系统中制作原型件.五坐标测量仪可测得所测点的法矢.曲面重构过程中,进行三角网格划分后,在三角网格的每个三角形上构造B—B曲面片时,必须事先给出每个顶点上的法矢,而原先只能用估算的方法给出,必要时再进行调整,固而五坐标测量仪的出现使曲面的精确重构变得更容易实现2.三维激光数字化仪测量此种测量方法是继接触式三坐标测量之后发展迅速的一种激光扫描测量技术其测量速度快,不需接触零件表面,数据点密集,目前精度可达0.05 mm,适于大尺寸外部曲面复杂的零件模型的测量. 测量时,被测件除了形状特征外,其色彩特征也可同时采集录入计算机.不过,对于细深孔底部,突变的台阶等不能被激光照射到的部位,激光扫描仪则测不到数据,从而造成有用数据丢失,另外其对零件表面的色泽和粗糙度有敏感性.3.逐层扫描测量继激光扫描之后兴起的逐层扫描测量技术被认为是RP生长型制造的逆过程,主要有工业CT, MRI(核磁共振)和自动断层扫描测量这种测量方法可对零件表面和内部结构进行精确测量,所测得的数据点密集,完整.并包含了所测零件的拓扑结构.自动断层扫描测量的基本原理是:用数控系统控制铣床或磨床,按一定的厚度去掉被测零件的一层,然后用光电转换装置摄取片层二维图像,经过图像处理获取片层三维轮廓的边界数据.每层厚度可由切削头进给范围(0.01～0.5mm)确定.此种测量方法测量速度快,测量数据准确,可以测取内部尺寸.由于其采取的是破坏性测量,故显然不适合要求不可损伤的测量件(如文物等)的复制..26.《新技术新工艺》'热加工技术利用工业CT和MRI技术,则不必破坏被复制20XX年第1期件,即可直接获取物体的截面数据.不过数据准确度没有自动断层扫描测得的高.测量数据的两种处理方式根据各测量方法所采集数据的特点及实际要求.在快速成形技术的应用中,可采取相对有效的数据处理方式.目前的处理方式有间接法,直接法.L间接法间接法就是利用所测得的数据先重构还原成CAD模型,然后根据实际需要对CAD模型进行修改,调整,转换成STL格式文件,或者对所采集的散乱数据进行三角剖分,得到STI格式文件,再输入快速成形系统,由系统所带切片软件对STL文件进行切片处理,获取切片层的轮廓曲线数据,从而制成原型复制件.其处理过程可描述如图l所示图11可接数据处理法接触式测量法测得的数据点多为特征点.用CAD软件(如Pro/E,UG等)根据特征,可以将所测得的数据点重构成CAD模型,然后按图1所示步骤得到复制的原型件模型.激光扫描测量获取的数据点密集,可通过反求软件处理获得曲面模型,经过修整,得到所需的CAD模型,再按照图1步骤得到原型件模型.逐层扫描测量所得的数据点密集,完整,还包含了零件点,线,面连接关系及几何分量大小等的拓扑结构,同样可以通过反求软件获得曲面模型,转换成STL软件,输入快速成形系统得到原型件模型.2.直接法.根据快速成形精度要求,切片处理要求数据点比较充足,且每层厚度一般为0.02～0.5mm.以保证复制的原型件模型失真度在允差范围内,这样复制才有意义.由于通过CAD模型转换成STI,文件时.数据量骤然增加,而且STL格式文件本身有着天然的缺陷,这就要求后续的切片处理有较高的纠错,容错能力,对计算速度也有影响.如果直接将测得的数据转换成片层轮廓曲线数据,则相对转换成STI文件而言.数据量小,运算速度快,绕过STL文件转换所产生的诸多问题,是一种比较好的数据处理方式.激光扫描测得的数据点密集,测量精度也可达到制造快速原型件的精度要求,故由激光扫描测量所采集的数据可采用图2所示直接数据处理法.匿图2直接数据处理法逐层扫描测量是快速成形技术的数据采集过程,其采集的数据是由一层层零件截面的轮廓线数据点组成,而且层厚可达0.O]mm,完全满足快速成形系统的切片精度要求,因此亦可采用直接数据处理法.但是,接触式测量则由于测得的数据点少,很难满足快速成形系统的切片精度要求,若采用此直接数据处理法,将会导致严重的失真算法步骤我们所采取的算法过程主要如下:1_输入采集的空间散乱数据点集,对此点集按z坐标进行预排序.得到对应每个坐标的平面点集;2.对每个平面点集按X坐标(或Y坐标)再进行预排序,得到对应的平面顶点表;3.对每个平面顶点表进行处理,确定内外环.然后对每个环进行曲线拟合.得到实际加工所需顶点链表;4.输出数据(以C2DPoint,C2DRing结构形式)到快速成形系统,进行零件复制.结语我们采用数据直接处理法.在HRP快速成形系统中进行了某零件模型与作过修改的复制的原型件模型复制,效果良好反求工程是复杂形状零件复制的非常有利的工具,与快速成形技术结合起来,采用适当的测量方法和数据处理方式,将会在产品系列设计,改型以及实物模型复制等方面有着良好的应用价值.参考文献1.朱心雄等.自由曲线曲面造型技术北京:科学出版社2.SartajSahni.D8taStructure,Algorithms,and Applications.北京:机械工业出版社3.金文华.何涛等.简单快速的平面散乱点集凸包算法.北京航空航天大学,1999:72~754王从军.快速成形数据处理及若干关键技术的研究.华中科技大学博士,2000*科技型中小企业创新基金项目(99c26214210296)责任编辑吕德隆《新技术新工艺》?热加工技术20XX年第l期.27.。
FDM快速成型技术及与反求工程的结合应用
维２０ 年 １ ０６ 月
收 稿 日期 ： ０ ５—１ —１ ２０ ０ ０
沿零件截面轮廓和填 充轨迹运动时挤 出材料， 与前
一
层粘 结 并 在空 气 中迅 速 固化 ， 此 反复 进 行 即 可 如
得 到实体 零件 ．它 的工 艺过 程决 定 了它 在制造 悬臂
件时需要添加支撑． 支撑可以用同一种材料建造 ， 现 在 一般 都 采用 双 喷头 独 立 加 热 ， 一个 用来 喷 模 型材 料制造零件 ， 另一个用来喷支撑材料做支撑， 两种材
时， 就标 志着 快 速成 型 技 术 工业 化 应 用 的开 始 ．２ Ｏ 世纪 ９ Ｏ年代 ， 速 成型 技 术 的应 用 范 围迅 速 扩 大 ， 快 使 用单位 包 括美 国的波 音 和 通用 、 国的 奥迪 和 宝 德 马 等许 多国际 知名大 公 司． １ ９ ， 速 成 型设 备 ９ ２年 快 已经在 １ 国家 的 ５０个 项 目中得到 工业 应用 ． ７个 ０ 至 ２０ ００年 ６月 ， 已有 ４ Ｏ多家 公 司设计 、 制造 快速 成 型
维普资讯
第２ ４卷 第 １ 期
２ ０ 年 １月 ０６
北京工 商大学学报 （ 自然科学版）
Ｊｕｎｌ ｆ ｅｉｇ ｅｈｏ ｇ ｄＢ ｓ ｅｓ ｉ ｒｉ （ ａ ｒ１ ｃ ｎｅ ｄ ｉ ） ｏ ｒａｏ ｉ ｃｎｌ ｙａ ｕｉ ｓ Ｕｎ ｅ ｔ Ｎ ｔ ａ Ｓｉ ｃ ｉｏ Ｂｊ Ｔ ｎ ｏ ｎ ｎ ｖ ｓｙ ｕ ｅ Ｅ ｔｎ
快速成 形技 术最 早产 生于 ２ 纪 ７ Ｏ世 Ｏ年代 末到 ８ 年 代 初 ， 首 先 在 美 国 得 到 使 用 ， ９７年 Ｏ 其 １８
３ Ｓ ｓ ｍ 公司首次推出商业化 的快速成 型设备． Ｄ ｙｔ ｅ 当 １８ 年 将 第 １ 台 设 备 Ｓ Ａ １ 卖 给 ９８ Ｌ 一
RE和RP技术在模具制造中的应用与发展
RE和RP技术在模具制造中的应用与发展随着科学技术的快速发展，人类制造技术不断更新换代，近几十年尤为迅速。
现在，RE和RP技术成为了现在的热门，那么是么是RE和RP？所谓的指的分别是逆向工程和快速成型制造。
逆向工程是以现代设计理论、方法、技术为基础,运用各种专业人员的工程设计经验,知识和创新思维,对已有的产品进行解剖,分析,重构和再创造的一门技术。
它通过实物或原型，用扫描设备将实物的数据获取，然后导入反求软件进行还原数据与修改，再用CAD对其进行修改创新以及分析，最后通过快速成型设备将产品制造出来。
快速成型是在现代CAD/CAM技术、激光技术、计算机数控技术、精密伺服驱动技术以及新材料技术的基础上集成发展起来的。
不同种类的快速成型系统因所用成形材料不同，成形原理和系统特点也各有不同。
但是，其基本原理都是一样的，那就是"分层制造，逐层叠加"，类似于数学上的积分过程。
他们两者是分不开的，re的原产品数据的采集，处理及设计，之后由rp的数据转换与生产出产品。
可以这么说re是生产中的指导员，rp是生产中的执行者。
Re和rp技术在各个领域中得到了广泛应用，下面我们谈谈它们在模具设计与制造中的应用。
应用在模具设计与制造中后，最明显的表现是生产周期大大缩短，成本也随之降低。
逆向工程使我们快速的得到CAD模型，不用再花很多的时间在建模上，使我们在得到一件成品后，为方便日后修模，把它的CAD三维模型反求下来保存。
在快速成型的支持下，我们能够快速的的到样件，为检查设计产品的漏洞提供参考也能够给商家快速的了解到产品的信息。
RE与RP技术带动了制造业的快速发展。
反求工程在模具制造中的应用列子如下。
在模具定型上，为取得最终符合要求的模具，最初设计的模具型面都是要经过一定的反复修改过程的。
但是这些改变，却未能及时地反应在最初的CAD模型上。
这时，就需要借助逆向工程技术中的CAD模型重建功能，以及表面数字化来进行制造过程中的设计模型的修改变更。
反求工程技术研究
随 着计 算 机技 术在 制 造领 域 的 广泛 应 用 ， 别 是数 字 特
化 测 量 技 术 的迅 猛 发 展 ，基 于测 量 数 据 的 产 品造 型 技 术 成 为 反 求 工程 技 术 关 注 的 主要 对 象 。通 过数 字 化 测 量 设
备 （ 坐 标测 量 机 、 光 测 量 设 备 等 ） 取 的 物 体 表 面 的 如 激 获
品 的三 维数 字 化模 型 ， 终 将 这 个 模 型 转入 制 造 流 程 ， 最 完 成产 品 的整个 设 计 制 造 周 期 。这 样 的产 品设 计 过 程 我 们 可 以称 之 为 “ 向设计 ” 反 求工 程 则是 一个 “ 正 。 从有 到 无 ”
标 数 据 ， 目前应 用 较 广 泛 的 一种 方 法 。可 分 为 点光 源 、 是 线 光 源 和面 光 源测 量 法 。该 测 量方 法 使用 方 便 ， 运算 速 度
了广泛 应 用 。 １ 反求 工程 的 概念
品数 据 管理 系 统 的 过程 。 因此 ， 求 工 程 是 一 个 多领 域 、 反 多学 科 的 系统 工 程 ， 实 施 需要 人 员和 技 术 的 高度 协 同 、 其
融合。 ２ 反求 工 程 的测 量方 法 及 三角 测 量原 理 前 面 提到 要 将 产 品样 件 转 化 为 Ｃ Ｄ模 型 必 须 通过 数 Ａ
造 中 的 意 义 和 制 造 实 例 关 键 词 ： 求 工 程 快 速 成 型 制 造 反
在信 息 化 的现 代社 会 中 ，制造 行 业 的 竞争 日趋激 烈 。
产 品 更 新 速 度 不 断加 快 ， 产 方 式 日趋 小 批 量 、 品 种 。 生 多 反 求 工 程 技术 在 此 背 景 下 应运 而 生 并 得 到迅 猛 发 展 。在
逆向工程与快速成型技术的应用
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快速反求工程及其在快速成形制造中的应用
收稿日期:2003-12-01 修订日期:2003-12-26作者简介:朱玉红(1968-),女,河南省淮阳县人,兰州工业高等专科学校机械工程系副教授,主要从事单片机控制、CAD/CAM 方面的研究。
快速反求工程及其在快速成形制造中的应用朱玉红(兰州工业高等专科学校 机械工程系,甘肃兰州730050)摘 要:阐述了快速反求工程(RRE )的基本概念,分析了目前反求工程中的坐标点采集、数据处理以及曲面拟合等关键技术,分析了建模技术的基本理论。
介绍了快速反求工程在快速成型制造技术中的应用。
关键词:反求工程;数据处理;曲面重构;快速成型制造中图分类号:TP391.73 文献标识码:A 文章编号:1001-4551(2004)08-0023-04The Application of R everse E ngineering in RPMZH U Y u 2hong(The Department o f Mechanical Engineering ,Lanzhou Polytechnic College ,Lanzhou 730050,China )Abstract :This paper introducing the basic concept of Rapid Reverse Engineering ;Analyses the key technology in it ,includ 2ing digitization ,data controlling and surface fitting etc ,and introduces basic theories of m odeling technique.In the end ,the newapplication of RRE in Rapid Prototyping Manu facturing is presented.K ey w ords :Reverse Engineering ;Surface reconstruction ;Data controlling ;Rapid Prototype/parts manu facturing1 前 言反求工程与传统设计方式相比,设计、制造模具、生产产品的流程不同。
关于“反求工程与快速成型一体化应用研究”的学习总结
关于“反求工程与快速成型一体化应用研究”的学习总结——机研0804 朱晓博（104972081074）快速成型技术(Rapid Prototyping&Manufacturing,RP&M)是20 世纪80 年代末期发展起来的一项先进制造技术, 它借助计算机、激光、精密传动、精密伺候等现代化手段, 将计算机辅助设计(CAD) 、计算机辅助制造(CAM) 、计算机数字控制(CNC) 集成于一体, 根据在计算机上构造的三维模型, 能在短时间内运用一定材料制造产品样品, 无需传统的机械加工机床和模具的一种添加成型技术[1]。
反求工程技术(Reverse Engineering, RE) 又称逆向工程技术, 是以产品及设备的实物、软件( 图样、程序及技术文件) 或影像(图片、照片)等作为研究对象, 反求出初始的设计意图。
简单说, 反求就是对存在的实物模型或零件进行测量并根据测量数据重构出实物的CAD 模型, 进而对实物进行分析、修改、检验和制造的过程。
这里所指的反求是实物反求。
反求工程是快速成型制造的重要数据来源之一, 将反求工程与快速成型技术相结合, 能够在已有样件或原型的基础上进行复仿制, 进行迅速评价、修改和产品的创新再设计, 并自动快速地将设计转化为具有相应结构和功能的原型产品或直接制造出零部件, 缩短新产品的设计和研制周期, 降低新产品的研制成本和风险, 从而快速响应市场需求, 提高企业竞争力。
作为一种处理难以用CAD 设计的零件模型以及表面形状极不规则的产品模型的最有利的土具, 可以实现零件的快速三维复制、CAD 建模和快速制造。
它与快速成型的结合形成了一个设计、制造、检测的快速设计制造闭合系统。
本文主要讨论反求工程和快速成型的一些技术, 并举出实例。
1 反求工程数据处理的主要内容1.1 数据处理构造CAD 几何模型前, 反求工程大致分三个阶段: 首先对已有三维实体模型进行数据采集(又称零件数字化) , 生成数据“点云”; 然后对数据“点云”进行滤波去噪处理, 去除点云数据中的“坏点”; 最后通过曲面构造技术对数据点云进行曲面拟合, 生成三维曲面模型。
反求与快速成型加工实验讲解
4 实验步骤
开始扫描：单击控制系统软件的扫描按钮，提示选择保存 扫描结果的文件路径，可以根据需要进行保存；可以在扫 描过程中随时单击取消按钮来终止扫描； 一次扫描结束：可以在控制系统软件上看到扫描的效果图， 并能够进行旋转、缩放和平移等操作； 根据被扫描物体的特点，重复操作6-10，获取零件完整的 轮廓几何数据； 对生成的扫描结果文件（第9步骤中设定）进行处理用于 其它后继操作； 退出控制系统软件，关闭工程控制计算机和电源。
用Surfacer软件对获得的实体模型轮廓几何数据进行处理， 包括去除冗余点、补点、修边等操作； 用GeoMagic软件对第1步中产生的各个数据块进行拼接， 并将拼接结果保存； 再用Surfacer软件对第2步中产生的结果进行处理，主要是 去除相同区域的冗余点； 重复第2步和第3步操作，直到得到满意的由Geomagic拼 接结果； 根据第4步产生的结果，将其导出为STL格式文件，以供快 速原型机制作。
正向工程：想象雏形尺寸设计制图加工
逆向工程：样品尺寸测量（反求）修改 制图加工
2 实验原理
三维激光扫描仪通过光学原理对物体（样 品）进行扫描，快速获得物体轮廓的几何 数据，并将扫描结果以点云形式保存在文 件中，可进行后续处理 属于无接触测量方式
3 实验过程
启动三维扫描仪 运行控制软件 初始化扫描仪坐标台 将实体模型放在旋转台中心 设置扫描仪影像模式
2 实验流程
实体模型STL文件格式 启动快速原型机 调节相关温度
检查底座水平度
调整喷头位置
调整MEM工艺参数 零件打磨 开始原型制作
3 实验步骤
146逆向工程技术结合快速成型技术在模具行业中的应用
146、逆向工程技术结合快速成型技术在模具行业中的应用146 逆向工程技术结合快速成型技术在模具行业中的应用The application of reverse engineering technology combined with Rapid Prototyping Technology in the field of mold摘要：现代消费者不但对产品的设计质量，功能而且对造型美感，个性化提出了越来越高的要求，同时消费者“ 喜新厌旧” 的速度之快，使得传统的设计、加工满足不了现状。
应用逆向工程技术和快速成型技术，能够在最短的时间推出新产品，而且在保证产品质量的同时，降低成本，并满足现代产品设计的要求。
本文主要介绍逆向工程技术如何解决正向模具设计所面对的问题、逆向工程常用的软件。
Nowadays’ customers not only request their higher and higher demands on products’ design quality and fucion but also on products’ aesthetic feeling and individuation. Meanwhile, customers’ quick changing idea as “the grassis always greener” makes traditional design and machining methods can’t meet the status quo. The reverse engineering technology and rapid prototyping technology can introduce the new products in shortest time and decrease thecost but ensure the products’ quality, and meet the requirement of modern products’ design. In this article, the author mainly into ducts how the reverse engineering technology solve the problems met by forward mold design and some common reverse engineering softwares.关键词：正向工程；逆向工程；CAD/CAM/CAE；三坐标测量；模具；快速成型Forward engineering： reverse engineering; CAD/CAM/CAE/; CMM; mold; Rapid Prototyping一、概述：正向工程中的模具设计与制造，其过程是设计师根据产品功能利用绘图软件绘出三维数字模型再设计出合适的模具，然后通过数控机床加工模具（图1 ）。
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１ 反求工程的基本概念 针对一现有的样品， 利用３ 数字化测量仪器准确、 Ｄ 快速 地将其轮廓坐标量得， 并进行三维 ＣＤ Ａ 曲面重构， 编辑修改 后，传至一般 的ＣＤＣＭ Ａ ／Ａ 系统 ， 由ＣＭ 再 Ａ 产生刀具的 Ｎ 加 工 Ｃ 路径送至Ｃ Ｃ Ｉ Ｎ ￣ Ｔ设备制作所需的模具， 或者送到快速成型
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摘 要：随着 Ｒ 行业的迅速发展。反求工程技术在快速成型制造领域中的作用 日 Ｐ 趋重要。它作为一种新的产 品设计
思想和方法越 来越广泛地应用于快速成型制造领域 。并取得 了很 多成果。本文 阐述 了反求工程（Ｅ的基本概 念和作用 ，分 析 Ｒ）
Ｏ 引言
进入 ２世纪， １ 国际化市场竞争 日益激 烈， 传统顺向工程 式的工业产品研究开发流程往往不能满足加快产品开发、 增
的。目前所称的逆向工程是针对以现有工件 （ 样品或模型 ）
利用３ 数字化量仪器准确 、 Ｄ 快速 的将 轮廓 坐标量得， 并加 以 建构曲面、编辑、 修改后，传至一般的Ｃ ＤＣＭ Ａ／Ａ 系统，再由
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机 （Ｐ 将样品制作 出来 。这一 过程 称为反求工程 （ｅｅ ｓ Ｒ） Ｒ ｖｒ ｅ Ｅ ｇ ｅ ｉ ｇ 。 ｎ ｉｅ ｒ ｎ ） ｎ
完成产品的开发的路要捷径得多。 因而可以有效地支持新产 品响应市场的速度。 ２ 反求工程技术在快速成型中的应用 ２ １反求工程技术在快速 成型 制造 中的意义 ． 要在充满激烈竞争的现代制造业中生存与发展。 产品的
了目 前反求工程技术中的坐标点采集、 数据处理以及曲面拟合等关键技术，介绍了快速反求工程技术在快速成型制造技术中
的应 用 。
关键 词 ：反 求 工程 ；快速 成 型 制造 ； 曲面 重构 ；三 维扫 描 中图分类号 ：Ｔ ２ Ｐ４ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１ ７ — ７ ２ （０ ６２ ０ ７ — ３ ６ １ ４ ９ 一 ２ ０ ）— ０ ７ ０
ｈ ｓ ａ ｍ ｒ ｍ ｏ ｔ ｎ ｏ ｅ ｎ ｔ ｅ ｆ ｅ ｄ Ｏ Ｐ ｍ ｎ ｆ ｃ ｕ ｉ ｇ．Ａ ｅ ｈ ｕ ｈ ｎ ｅ ｈ ｄ ｏ ｒ ｄ ｃ Ｓ ｄ ｓ ｇ ｉ ｇ， ａ ｏ ｅ ｉ ｐ ｒ ａ ｔ ｒ ｌ ｉ ｈ ｉ ｌ ｆ Ｒ ａ ｕ ａ ｔ ｒ ｎ ｓ ａ ｎ ｗ ｔ ｏ ｇ ｔ ａ ｄ ｍ ｔ ｏ ｆ ｐ ｏ ｕ ｔ’ ｅ ｉ ｎ 速成型中的应用
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强企业市场竞争力的需要。 随着计算机、 微电子、 信息和自 动化技术的迅猛发展， 制造技术也正在产生质的飞跃， 反求 工程技术就是其中之一。反求工程与快速成型制造相结合， 将从根本上改变传统的产品开发设计、 制造模式， 从而大大
缩短 产品开 发周期 。
ｃＭ Ａ所产生刀具的Ｎ］￣ 径送至ｃｃ ＣＩ Ｊ Ｎ加工及制作所需模具， 或者送到快速成型机 （ａ ｉ ｒｔｔｐｎ ）将样品模型制 ＲｐｄＰｏｏｙ ｉｇ 作出来。反求工程流程如图一所示。 逆向工程作为对已有产品进行数据测量 、拟合、分析、
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