逆向工程课件
合集下载
逆向工程教案PPT
光学扫描测头
模拟扫描测头
激光扫描测头
——机械接触式测头
三坐标测量机（CMM）－
接触测量 精度高，几个um
接触式特点
可直接测量特征尺寸
测量速度慢
硬质表面
内部尺寸受限制
光电式测头——结构形式
三角法测头、激光聚集测头、光纤测头、体视式三维测头、 接触式光栅测头
三角法测头——基本原理
已有的相关科学技术成果进行创新构思， 设计出具有科学性、创造性、新颖性及实 用性的产品的一种实践活动，是创造具有 市场竞争优势商品的过程。 其基本特征是新颖性和先进性。
2、创新设计的分类
常规设计：一般只需对某些参数作些变动
原理开拓型：运用新技术原理解决新问题、应用新 技术原理解决老问题、对“旧”技术原理进行新的开 发应用 组合创新类：将已有的零部件，通过有机组合而成 为一种产品，这种产品又能达到一种新的整体功效
将被测物体置于 三坐标机的测量 空间，可获得被 测物体上各测量 点的坐标位置， 根据这些点的空 间坐标值，经计 算可求出被测得 几何尺寸、形状 和位置。
—— 组成：
三坐标测量机（CMM）
测头：按照结构原理，可分为机械式、光学式和电气式等
按测量方法，可分为接触式和非接触式 接触式触头可分为硬测头和软测头
电气式测头
类型：动态测头和静态测头 动态测头（触发式）的结构形式和特点
动态测头结构简单、成 本低，可用于高速测量， 但精度稍低，而且动态 测头不能以接触状态停 留在工件表面，因而只 能对工件表面作离散的 逐点测量，不能作连续 的扫描测量。
静态测头的结构形式和特点
静态测头除具备触发式测头的触发采样功能外， 还相当于一台超小型三坐标测量机。测头中有三 维几何量传感器，在测头与工件表面接触时，在 X、Y、Z三个方向均有相应的位移量输出，从而 驱动伺服系统进行自动调整，使测头停在规定的 位移量上，在测头接近静止的状态下采集三维坐 标数据，故称为静态测头。静态测头沿工件表面 移动时，可始终保持接触状态，进行扫描测量， 因而也称为扫描测头。其主要特点是精度高，可 以作连续扫描，但制造技术难度大，采样速度慢， 价格昂贵，适合于高精度测量机使用。
逆向工程概论ppt课件
逆向工程之困難
• 缺乏專業人才 • 需要豐富經驗
系統整合範例
• 順向工程系統整合範例
系統整合範例…(con.)
• 逆向工程系統整合範例
系統整合範例…(con.)
• 整廠規劃流程範例
逆向工程
• 定義(Reverse Engineering) • 傳統靠模方式
– 靠模方式
– 類比式複製
逆向工程系統整合…(con.)
• 需要的基本配備…(con.) – 量測機台 • 三次元量測儀 • 多軸專用機台 • 多軸關節式機械臂 • 雷射追蹤站 – 點群資料處理軟體 • 雜訊濾除、細線化、曲線建構、曲面建構曲 面修改、內插補點
逆向工程系統整合…(con.)
• 需要的基本配備…(con.) – CAD/CAM軟體 • 一般PC級或工作站級CAD/CAM系統 – CAE軟體：執行模流分析或強度分析 – CNC工具機：執行模仁加工及模具製造 – 快速成型機：模型產生（有光化學法、粉末成 型法、繞現成型法、切紙成型法 – 量產機器：塑膠射出機、押出機、鈑金成型機 等
逆向工程概論
• 順向工程 • 逆向工程 • 逆向工程系統整合 • 逆向工程的困難 • 系統整合範例
順向工程
• 定義 (Forward Engineering) • 開發流程
規格訂定
設計
製造
• 造型設計流程
CAD
模
3D
模
造型
型
外形
具
設計
塑
量測
設
造
計
檢驗
產 品 加 工
順向工程…(con.)
• 造型設計產品例
培训资料逆向工程PPT课件
2.要针对性地学习软件功能。这包括两方面意思：一是学习功能切 忌贪多，一个CAD/CAM软件中的各种功能复杂多样，初学者往往 陷入其中不能自拔。其实在实际工作中能用得上的只占其中很小一 部分，完全没有必要求全。对于一些难得一用的功能，即使学了也 容易忘记，徒然浪费时间；另一方面，对于必要的、常用的功能应
. 重点学习，真正领会其基本原理和应用方法，做到融会贯通
7
曲面造型的学习方法
3.重点学习造型基本思路。造型技术的核心是造型的思路，而不在于软 件功能本身。大多数CAD/CAM软件的基本功能大同小异，要在短时 间内学会这些功能的操作并不难，但面对实际产品时却又感到无从下 手，这是许多自学者常常遇到的问题。这就好比学射击，其核心技术 其实并不在于对某一型号的枪械的操作一样。只要真正掌握了造型的 思路和技巧，无论使用何种CAD/CAM软件都能成为造型高手。 4.应培养严谨的工作作风，切忌在造型学习和工作中“跟着感觉走”， 在造型的每一步骤都应有充分的依据，不能凭感觉和猜测进行，否则 贻害无穷。
• 优势： • 采点速率高，能获取大量
的点云。 • 有一定景深，配合片区式
扫描，使得编程简单。 • 塑料件、橡胶件、薄壁件
等工件不受影响。
• 缺点： • 精度比触发式测量要低。
10
PC-DMIS中扫描
• 开放路径扫描 （OPEN LINE SCAN）
• 闭合路径扫描 （CLOSE LINE SCAN）
1D
2
1D
2
1D
2
13
逆向工程---扫描终止通过次数
逆向工程:
简单的讲就是对现有实物的一种反求. 就这种思维的方法而言，是思维先于实体、实体用于反证思维的逆向逻 辑形式，国际称之为逆向工程。 它主要包括三方面:形状反求,工艺反求,材料反求 实施逆向工程的目的是为了更好地实现产品设计的并行工程。增加产品 设计的一次成功率，从而缩短周期，降低成本，减少风险，提高质量，增 强企业竞争力
. 重点学习，真正领会其基本原理和应用方法，做到融会贯通
7
曲面造型的学习方法
3.重点学习造型基本思路。造型技术的核心是造型的思路，而不在于软 件功能本身。大多数CAD/CAM软件的基本功能大同小异，要在短时 间内学会这些功能的操作并不难，但面对实际产品时却又感到无从下 手，这是许多自学者常常遇到的问题。这就好比学射击，其核心技术 其实并不在于对某一型号的枪械的操作一样。只要真正掌握了造型的 思路和技巧，无论使用何种CAD/CAM软件都能成为造型高手。 4.应培养严谨的工作作风，切忌在造型学习和工作中“跟着感觉走”， 在造型的每一步骤都应有充分的依据，不能凭感觉和猜测进行，否则 贻害无穷。
• 优势： • 采点速率高，能获取大量
的点云。 • 有一定景深，配合片区式
扫描，使得编程简单。 • 塑料件、橡胶件、薄壁件
等工件不受影响。
• 缺点： • 精度比触发式测量要低。
10
PC-DMIS中扫描
• 开放路径扫描 （OPEN LINE SCAN）
• 闭合路径扫描 （CLOSE LINE SCAN）
1D
2
1D
2
1D
2
13
逆向工程---扫描终止通过次数
逆向工程:
简单的讲就是对现有实物的一种反求. 就这种思维的方法而言，是思维先于实体、实体用于反证思维的逆向逻 辑形式，国际称之为逆向工程。 它主要包括三方面:形状反求,工艺反求,材料反求 实施逆向工程的目的是为了更好地实现产品设计的并行工程。增加产品 设计的一次成功率，从而缩短周期，降低成本，减少风险，提高质量，增 强企业竞争力
逆向工程及快速成型技术概述(ppt 49张)
2.2 快速成型技术加工方法和设备
• •
目前快速成型技术的快速成型工艺方法 有十多种。比较成熟的而且常用的四种成 型方法有：光固化成型、分层实体制造、 选择域激光粉末烧结成型、熔融沉积成型。
• 1. 光固化法技术是基于液态光敏树脂的光 聚合原理工作的，这种液态材料在一定波 长和强度的紫外光照射下，能迅速发生聚 合反应，分子量急剧增大，材料也就从液 态转变为固态。 • 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
熔融沉积快速成型
2.3快速成型技术的应用
• 快速成型技术的最初应用主要集中在产品开发 中的设计评价、功能试验上。设计人员根据快速 成型得到的试件原型对产品的设计方案进行试验 分析、性能评价，借此缩短产品的开发周期、降 低设计费用。经过十几年的发展，快速原型技术 早已突破了其最初意义上的“原型”概念，向着 快速零件、快速工具等方向发展。 • 目前快速成型技术已经得到了工业界的普遍关 注，尤其在家用电器、汽车、玩具、轻工业产品、 建筑模型、医疗器械及人造器官模型、航天器以 及从事CAD的部门都得到了良好的应用。
•
鞋楦的扫描与反求
汽车造型的扫描与反求
• 复杂曲面的反求
骨骼扫描及反求
牙颌的点云及反求
狗 头 部 的 点 云 及 反பைடு நூலகம்求
人 面 部 的 点 云 和 反 求
• 艺术品的点云和反求
• 二、逆向工程的发展趋势
• 逆向工程技术是目前CAD/CAM领域一个十分活 跃的研究方向，以下技术的发展值得期待： • （1）发展面向逆向工程的专用测量系统 • （2）研究适应不同的测量方法和后续用途的离散 数据后处理技术。 • （3）拟合曲面应能控制曲面的光顺性和进行光滑 的拼接 • （4）有效的特征识别和考虑约束的模型重建方法 • （5）发展基于集成的逆向工程技术
第九章逆向工程、仿生机械与反求设计.pptx
蝴蝶与人造卫星 遨游太空的人造卫星，当受到阳光强烈辐射时，
卫星温度会高达200°C；而在阴影区域，卫星温度 会下降至零下200°C左右，这很容易烤坏或冻坏卫 星上的精密仪器仪表，它一度曾使航天科学家伤透 了脑筋。后来，人们从蝴蝶身上受到启迪。原来， 蝴蝶身体表面生长着一层细小的鳞片，这些鳞片有 调节体温的作用。每当气温上升、阳光直射时，鳞 片自动张开，以减少阳光的辐射角度，从而减少对 阳光热能的吸收；当外界气温下降时，鳞片自动闭 合，紧贴体表，让阳光直射鳞片，从而把体温控制 在正常范围之内。科学家经过研究，为人造地球卫 星设计了一种犹如蝴蝶鳞片般的控温系统。
3. 研究产品的结构设计 零部件的具体结构是实现产品功能目标的保证。 4. 确定产品的零部件形体尺寸 由外至内、由部件至零件分解产品实物。它是反 求设计中工作量很大的一部分工作。 5. 确定产品中零件的精度 确定零件的精度（即公差设计）是反求设计中的 难点之一。精度是衡量反求对象性能的重要指标， 科学合理地进行精度分配，对提高产品的装配精度 和力学性能至关重要。
二、软件反求设计 硬件引进是以应用
或扩大生产能力为主 要目的，并在此基础 上进行仿造、改造或 创新设计新产品。
软件引进是以增强 本国的设计、制造、 研制能力为主要目的， 它能促使技术进步和 生产力发展。
三、影像反求设计 既无实物、又无技术软件，仅有产品照片、图片、
广告介绍、参观印象和影视画面等，设计信息量少， 基于这些信息来构思、想象开发新产品，称为影像 反求。
§9.2 机械仿生原理与仿生机械实例
“鹰击长空，鱼翔浅底”， 自然界形形色色的生物，都有 着怎样的奇异本领？它们的奇 异本领给了人们哪些启示？
模仿这些本领，人类又
可以创造出什么样的奇迹
《逆向工程设计方法》课件
艺术品复制的逆向工程设计案例
总结词
艺术价值高、细节要求高
详细描述
在艺术品复制领域，逆向工程设计方法的应用可以帮助艺术家快速准确地复制出原作的 三维模型。通过高精度的测量和数据处理，可以获得原作中微妙的形状和纹理细节，从 而在复制过程中保持艺术品的原汁原味。这不仅有助于艺术品的保护和传承，还可以为
艺术家提供创作灵感和参考。
逆向工程软件工具的选择与使用
01
根据项目需求选择合适的逆向 工程软件工具，需要考虑软件 的功能、精度、易用性、成本 等因素。
02
在使用逆向工程软件工具时， 需要掌握一定的技术知识和操 作技巧，包括点云数据处理、 曲面建模、误差检测等。
03
在进行逆向工程设计时，需要 遵循一定的设计规范和标准， 保证设计结果的准确性和可靠 性。
模型重建精度不高 由于数据采集的限制，逆向工程 设计的模型重建精度往往受到限 制，难以达到高精度要求。
计算量大 逆向工程涉及大量的计算和优化 ，对计算资源和计算效率要求较 高，需要高性能计算机和专业的 软件支持。
逆向工程设计方法的展望
提高数据采集和处理技术
随着传感器技术和数据处理技术的发 展，未来逆向工程设计的数据采集和 处理将更加准确和高效。
总结词
详细描述
几何模型可以是用CAD软件创建的三维模 型，也可以是二维图纸或实物模型。
基于几何模型的方法需要较高的测量和建 模技术，同时也需要了解产品的制造工艺 和材料特性。
基于图像模型的逆向工程设计方法
总结词
基于图像模型的方法是通过分析图像数据来推导和优化设计的方法。
详细描述
这种方法通常用于图像处理、计算机视觉和医学影像等领域。通过分 析图像数据，设计师可以提取特征、识别模式并优化设计方案。
逆向工程技术特点应用与分析课件
21 通过软件系统。
应用举例
1． 逆向工程技术的应用
(1)读入点云数据。 Surfacer 可以接收 几乎所有的三坐标测量数据，此外还可以 接收其它格式，例如： STL 、VDA 等。 将点群资料计算成三角形网格，可判断点 群特征形状，利用网格的着色功能可观察 点群的外观。
(2)对点云数据进行判断，去除噪音点( 即测量误差点)。
标测量设备(非接触式)。体现了检测设备的高速化、廉价
化和功能复合化的特点。
l 在实际三坐标测量时，应该根据测量对象的特点以及设计 工作的要求确定合适的扫描方法并选择相应的扫描设备。 例如，材质为硬且形状较为简单、容易定位的物体，应尽 量使用接触式扫描仪。但在对橡胶、油泥、人体头像或超 薄形物体进行扫描时，则需要采用非接触式测量方法，但 设备成本较高。
在进行曲面拟合之前，要对数据点云进行 判断并去除噪声点，以保证结果的准确性 和精确性。 Surfacer 有很多工具来对点 云进行判断并去掉噪音点，以保证结果的 准确性。通过可视化点云观察和判断，规 图1测量点云及其 划如何创建曲面。
22 定位
l ( 3 ) 定 位 ( registration)
23
l 3.2 曲线创建过程 l 自由曲面点云数据经分段或切片之后，应根据
需要判断和决定生成哪种类型的曲线。在反求 工程中，最终目标是希望生成准确度高而且光 顺性好的曲线、曲面， 而准确度和光顺性永远 是矛盾的。 l (1)判断和决定生成哪种类型的曲线。
l 曲线可以是精确通过点云的、也可以是很光顺
l 至此，定位的二个条件：一个底平面和一条直线已经生成，与点云 一起构成群组，如图2所示。
l (5)在构图坐标系中，生成一个平面和一条直线，对群组用 Stepwise Registration完成定位，如图2 (c)所示。
应用举例
1． 逆向工程技术的应用
(1)读入点云数据。 Surfacer 可以接收 几乎所有的三坐标测量数据，此外还可以 接收其它格式，例如： STL 、VDA 等。 将点群资料计算成三角形网格，可判断点 群特征形状，利用网格的着色功能可观察 点群的外观。
(2)对点云数据进行判断，去除噪音点( 即测量误差点)。
标测量设备(非接触式)。体现了检测设备的高速化、廉价
化和功能复合化的特点。
l 在实际三坐标测量时，应该根据测量对象的特点以及设计 工作的要求确定合适的扫描方法并选择相应的扫描设备。 例如，材质为硬且形状较为简单、容易定位的物体，应尽 量使用接触式扫描仪。但在对橡胶、油泥、人体头像或超 薄形物体进行扫描时，则需要采用非接触式测量方法，但 设备成本较高。
在进行曲面拟合之前，要对数据点云进行 判断并去除噪声点，以保证结果的准确性 和精确性。 Surfacer 有很多工具来对点 云进行判断并去掉噪音点，以保证结果的 准确性。通过可视化点云观察和判断，规 图1测量点云及其 划如何创建曲面。
22 定位
l ( 3 ) 定 位 ( registration)
23
l 3.2 曲线创建过程 l 自由曲面点云数据经分段或切片之后，应根据
需要判断和决定生成哪种类型的曲线。在反求 工程中，最终目标是希望生成准确度高而且光 顺性好的曲线、曲面， 而准确度和光顺性永远 是矛盾的。 l (1)判断和决定生成哪种类型的曲线。
l 曲线可以是精确通过点云的、也可以是很光顺
l 至此，定位的二个条件：一个底平面和一条直线已经生成，与点云 一起构成群组，如图2所示。
l (5)在构图坐标系中，生成一个平面和一条直线，对群组用 Stepwise Registration完成定位，如图2 (c)所示。
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。
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。
逆向工程技术及其应用PPT课件
逆向工程实例
这是一个具体的应用实 例，主要步骤如下：
1、根据客户要求制定 相应的数据采集方案。 本案例采用激光扫描仪 一次扫描完成数据采集。
2、对点数据进行去除 杂点、过滤精简等处理。
逆向工程实例
3、根据样件的特点提取 特征线，本案例按照一条 曲线取截面线。
4、对拟合曲线进行误差 分析，确定在允许范围内， 可进行下面的工作，否则 要重新以更多的控制点进 行拟合，直到把误差控制 在允许范围之内。控制点 不宜过多，这样会影响曲 线质量。
光速测距法 结构化光照法 图像分析法
机械手
优点：具有携带方便，测量精度高等特点。
三坐标测量机(CMM)
优点：测量精度较高，价格低廉。 缺点：测量速度慢，对于柔性材料会出现变形而产生测量
误差，在进行半径补偿时也会出现误差。
采用三角几何法的扫描仪
优点：能快速采集物体的表面点数据信息。 缺点：采集精度受目标物体表面质量和扫描仪与目标物
体之间的距离和环境因素等影响。
三维激光扫描仪工作流程
1、 对要扫描的零件做好表面处理,如喷漆或喷砂 处理。
2、规化扫描方法，如果是大的板金件采取平面扫 描方式，如果是回转体可选择旋转扫描方式。尽 量以最少的次数采集最多的数据。
3、将零件固定在工作台上，保证稳定。 4、确定扫描范围，调整激光强度及步进大小。 5、开始扫描数据。 6、保存数据文件，扫描完毕。
Unigraphics NX
Unigraphics(UG),是美国 EDS公司 推出的CAD/CAE/CAM一体化软 件，广泛应用于航空、汽车、机 械、家电等各行各业。
采用结构化光照法的扫描仪
优点：这种扫描仪具有测量速度快、测量范围大、携带方 便等优点 缺点：价格十分昂贵。
逆向工程基础教程课件
包含定性和定量的评定模型总质量的工具。定量评估提供 关于事物与模型精确的数据反馈，定性评估强调评价模型的 美学质量。
逆向工程基础教程
16
2-1-3 Imageware 基本操作
一、鼠标的应用
1、鼠标左键 鼠标左键用于选择几何体、拖动对象以及选择菜单和
对话框中的命令和按钮。常用功能如下： （1）选取浮动工具条上的命令图标。 （2）在视图区中选取几何对象。 （3）在对话框中单击几何对象的名称，会选中该对象。 （4）按住shift+鼠标左键，拖动鼠标可以对视图进行旋 转。
4、多边形造型模块
提供完美的三角形数据处理，提供处理任何大小的多边
形模型的能力，能够处理以下的数据源和数据类型：STL
数据、有限元数据和VRML数据。
逆向工eware 功能模块
5、检验模块 可检测复杂数字形状与物理以及物理样机的三维模型。提
供大量工具以输入CAD数据及点云数据并将这些数据进行对 其用于比较零件与扫描数据之间定性及数量上的差别。 6、评估模块
逆向工程基础教程
17
2-1-3 Imageware 基本操作
一、鼠标的应用
2、鼠标中键 鼠标中键一般用于执行命令。常用功能如下：
（1）在对话框中，单击鼠标中键，相当于单击对话框中 的【Apply】。 （2）按住shift+鼠标中键，上下拖动鼠标可以对视图进 行缩放。左右拖动鼠标可以对视图进行旋转，旋转轴垂 直于视图。
显示所有工具条
逆向工程基础教程
12
2-1-1 Imageware 用户界面
滑动条
滑动条显示/隐藏切换按钮
逆向工程基础教程
13
2-1-1 Imageware 用户界面
模式条
逆向工程基础教程
16
2-1-3 Imageware 基本操作
一、鼠标的应用
1、鼠标左键 鼠标左键用于选择几何体、拖动对象以及选择菜单和
对话框中的命令和按钮。常用功能如下： （1）选取浮动工具条上的命令图标。 （2）在视图区中选取几何对象。 （3）在对话框中单击几何对象的名称，会选中该对象。 （4）按住shift+鼠标左键，拖动鼠标可以对视图进行旋 转。
4、多边形造型模块
提供完美的三角形数据处理，提供处理任何大小的多边
形模型的能力，能够处理以下的数据源和数据类型：STL
数据、有限元数据和VRML数据。
逆向工eware 功能模块
5、检验模块 可检测复杂数字形状与物理以及物理样机的三维模型。提
供大量工具以输入CAD数据及点云数据并将这些数据进行对 其用于比较零件与扫描数据之间定性及数量上的差别。 6、评估模块
逆向工程基础教程
17
2-1-3 Imageware 基本操作
一、鼠标的应用
2、鼠标中键 鼠标中键一般用于执行命令。常用功能如下：
（1）在对话框中，单击鼠标中键，相当于单击对话框中 的【Apply】。 （2）按住shift+鼠标中键，上下拖动鼠标可以对视图进 行缩放。左右拖动鼠标可以对视图进行旋转，旋转轴垂 直于视图。
显示所有工具条
逆向工程基础教程
12
2-1-1 Imageware 用户界面
滑动条
滑动条显示/隐藏切换按钮
逆向工程基础教程
13
2-1-1 Imageware 用户界面
模式条
逆向工程技术及应用PPT课件
本章提要
❖ 1 逆向工程的基本概念 ❖ 2 逆求技术的分类 ❖ 3 产品几何形状的数字化技术 ❖ 4 测量数据的预处理技术 ❖ 5 模型重建 ❖ 6 逆向工程的未来趋势及展望
1
整体概述
概述一
点击此处输入
相关文本内容
概述二
点击此处输入
相关文本内容
概述三
点击此处输入
相关文本内容
2
1.1 逆向工程的概念
7
❖ 逆向工程则是一个“从有到无”的过程。简 单地说，逆向工程就是根据已经存在的产品 模型，反向推出产品的设计数据（包括设计 图纸或数字模型）的过程。
8
逆向工程的概念
❖ 逆向工程是以设计方法学为指导，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， 对已有新产品进行解剖、深化和再创造，是 对已有设计的再设计。
5
❖ 为适应现代先进制造技术的发展，需将 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、计算机辅助系统等对其 进行处理。并进行修改和优化设计。
❖ 逆向工程（Reverse Engineering，RE）系统 就专门为制造业提供了一个全新、高效的三 维制造路线。实现从实际物体到几何建模的 直接转换。
15
1. 实物逆向
❖ 顾名思义，它是在已有实物条件下，通过试 验、测绘和分折。提出再创造的关键技术； 其中包括功能逆向、性能逆向、方案、结构、 材质、精度、使用规范等多方面的逆向。实 物逆向对象可以是整机、部件、组件和零件。
16
1.1 试验方案和试验方法
❖ 实物反求，首先要在未解体前进行功能、性能等全面试验考 核，测试其各项功能和性能指标。为此，应解决以下几项内 容：
6
❖ 1 逆向工程的基本概念 ❖ 2 逆求技术的分类 ❖ 3 产品几何形状的数字化技术 ❖ 4 测量数据的预处理技术 ❖ 5 模型重建 ❖ 6 逆向工程的未来趋势及展望
1
整体概述
概述一
点击此处输入
相关文本内容
概述二
点击此处输入
相关文本内容
概述三
点击此处输入
相关文本内容
2
1.1 逆向工程的概念
7
❖ 逆向工程则是一个“从有到无”的过程。简 单地说，逆向工程就是根据已经存在的产品 模型，反向推出产品的设计数据（包括设计 图纸或数字模型）的过程。
8
逆向工程的概念
❖ 逆向工程是以设计方法学为指导，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， 对已有新产品进行解剖、深化和再创造，是 对已有设计的再设计。
5
❖ 为适应现代先进制造技术的发展，需将 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、计算机辅助系统等对其 进行处理。并进行修改和优化设计。
❖ 逆向工程（Reverse Engineering，RE）系统 就专门为制造业提供了一个全新、高效的三 维制造路线。实现从实际物体到几何建模的 直接转换。
15
1. 实物逆向
❖ 顾名思义，它是在已有实物条件下，通过试 验、测绘和分折。提出再创造的关键技术； 其中包括功能逆向、性能逆向、方案、结构、 材质、精度、使用规范等多方面的逆向。实 物逆向对象可以是整机、部件、组件和零件。
16
1.1 试验方案和试验方法
❖ 实物反求，首先要在未解体前进行功能、性能等全面试验考 核，测试其各项功能和性能指标。为此，应解决以下几项内 容：
6
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 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)。
激光扫描
非接触式 照相扫描
数据获取方法 接触式
断层处理 机械手 坐标测量机
三角形法 距离法 结构光法 干涉测量法 图象分析法
三维扫描仪发展历程（一）
第一代：点测量（接触式测量）
通过记录测量机实际接触物体X,Y,Z坐标值，从而获取物体表面数据的方法。 代表设备有：三坐标测量仪；柔性关节臂（精度不高） 。通过每一次的测量点 反映物体表面特征， 优点：精度高，适合高精度的产品检测领域。 缺点：速度慢，不适合大量数据的采集，只能在测量较规则物体上有优势。
（常用于点云处理）
2.Rapidform
（常用于点云处理）
3.Imageware
（常用于曲线构造）
4.Catia
（常用于曲面创建）
5.UG/NX
（常用于曲面创建）
练习
逆向设计流程体验
三.点云数据的获取
数据采集方法
数据获取技术是反求工程建模的第一步，它 是用一定的设备对实物进行测量来获取实物的表 面数据（有时也包括内部数据）。
光栅照相式三维扫描仪特点
非接触扫描物体 扫描速度极快 精度高 高密度采样点 便携式设计
多角度 建立框 架
自动拼接 扫描数据 显示
多角度 建立框 架
扫描 数据
再进行数据 扫描
多次扫描数据显示
进一步后处理
TRITOP 测量整车车身
Digimetric三维摄影测量系统构成
Digimetric系统测量软件 编码点 标志点 专业数码相机 高精度测量标尺
数据补全过程和实例
练习
点云数据降噪及补全
3.点云数据的过滤
■数据压缩：随着激光测量技术的广泛应用，测量结果往往是 大规模的，因此可能存在大量的冗余数据，在曲面造型前需要 按一定要求减少测量点的数量，即进行数据压缩。不同类型的 数据其压缩方法也不同。
扫描点（68531个点）
ATOS, Industrial 3D Digitizer
标准型 ATOS
三维扫描用于: 反向工程 质量控制 直接及仿型铣加工 数据备份 快速成形 仿真
ATOS SO – 小物体扫描系统
扫描结果: 包含完整数据和细节
ATOS II SO: 桌面操作系统
高密度高精度数据: +/- 0.01 mm
Digimetric应用案例
整车的测量
整车扫描 OKIO系统+Digimetric系统
照相式扫描仪车身扫描实例
照相式扫描仪Camega得到的点云
4.工业CT和逐层切削照相测量技术
工业CT技术是一种基于X射线的CT扫描机测量方法，利用测量 物体对X射线的衰减系数，由计算机重建物体的断层图像。它 适合于测量复杂的内部几何形状，利用它可以直接获取物体的 截面数据，根据CT图像来重构三维模型，然后转化为STL或CLI 文件格式。它是目前唯一的一种既测量了零件复杂的内部几何 形状，又不破坏零件的技术。但是该方法也存在很大的缺点： 成本高、在Z轴方向测量精度差，目前最小厚度达0.1mm。
三维扫描仪发展历程（三）
第三代 面扫描 （光栅照相式）
利用条纹光栅图像的相移和解相技术，获得物体表面三维数据的方法。 作为最新一代的三维数据获取技术，它具有高精度、高速度、数据信 息大等特点。
目前最新的技术发展使它还具有：标志点全自动拼接、全局的 误差控制等功能来保证数据的完整性和精确性。
1.接触式与非接触式测量
Body in White Measurements
The rolling tripod is a formidable accesory to the FaroArm, permitting the quick deployment of the FaroArm throughout the manufacturing plant.
面 结
结构光
构
– 激光点、线
光
– 二维图案
Laser
三
维
扫
描
单面数据获取
– 系统标定 – 点匹配 – 三维重建
数据拼接
35
双相机+投影仪
36
数
据
将多次拍摄的数据拼合到一个坐标系
拼
– 配准(Registration)
接
– 融合(Merge)
37
三
维
数 • 利用机械装置拼接
据 拼 接 方
• 手动 拼接
2.激光扫描
激光扫描法保证物件不动，通过移动镜头在物件 上匀速扫过完成扫描过程。大约每0.01s扫出一条 扫描线，若干扫描线连成一体形成点云
激光扫描对操作者的操作水平要求非常高： 1.镜头与样件保持恒定的距离 2.扫描速度恒定 3.尽量避免重复扫描
激光扫描的最大缺点是扫描精度低
CREAFORM
便携式光笔三坐标测量机
利用扫描仪建立框架结果
如 何
利用扫描仪拍摄标志点，建立框架
建 利用三维摄影测量系统建立框架
立
框
架
Automotive Design 汽车设计 Model development 模型开发
ATOS XL 扫描及处理后数据
GT40 (Ford) 1:1 汽车模型
内外数据可视 化扫描过程
快速逆向过程
●线扫描－－改进的能量法对曲线光顺。 ●图象数据－－平滑滤波方法,包括空间域方法（低通空间
滤波、中值滤波、取多幅图象平均值）和频率域方法（低 通滤波）。
■数据匀化：样件本身复杂的拓扑结构和固定样件所用的夹具 都会引起测量数据的局部缺失，这可能会给特征提取和曲面重 构带来很大困难。在进行特征提取前，应通过一定的方法恢复 丢失的测量信息，这就是数据匀化或数据补全技术。
点云多视拼合方法
基于标定球拼合 旋转式拼合 321拼合 基于曲率的拼合 基于骨架点的拼合
练习
点云数据拼接
一汽红塔车身前围扫描、拼合过程
2.点云的降噪、匀化
■噪声去除：数据噪声主要由振动、镜面反射或零件粗糙的 表面等因素引起，是测量中很难避免的。噪声不仅会增加曲 率或法矢的估算误差，影响数据分块，而且会破坏曲面模型 的光顺性，这是一个不容忽视的问题。
工业CT扫描得到的人脑骨骼源自系统体积 系统重量 点云密度 测量精度 测量范围 测量时间 彩色信息 安装装置 操作过程 工作环境 适用范围
照相式扫描 激光扫描仪 坐标测量机
一般
小
大
轻
轻，便携 重，不可移
超高
高、不均匀 低
较高
较低
高
大
一般
大
0.01－0.4s 数10秒
数小时
有
无
无
一般
简单
需要调试
简单
需掌握技巧 难，严格
一般
一般
严格
非常广泛 较广泛
硬质物体
常见点云数据获取格式
Asc Igs Txt Dat stl
练习
Geomagic、Catia点云数据导入，数 据基本操作 点云数据记事本打开，数据结构了解 点云数据信息获取
四.点云数据的处理
1.点云的多视拼合
数据采集过程中不可能通过一次 定位获取待测物体所有表面的数据点 信息，其原因主要有以下两点:
接触式测量过程中测头与模型表面接触进行扫描测量，其 测量精度高，缺点是测量速度慢，摩擦力和弹性变形的存 在易引起模型变形产生测量误差。对微细部分的测量受到 限制，不适于软质材料或薄形物件进行扫描。
非接触式测量速度快、精度高，排除了由测量摩擦力和接 触压力造成的测量误差，精密测量获得的密集点云信息量 大，精度高，最大限度地反映被测表面的真实形状，适用 于各种软硬材料的各种复杂曲面模型的三维高速测量。
逆向工程
报告内容：
逆向工程简介 逆向工程常用软件 点云数据获取 点云处理 特征提取与数据分块 曲线、曲面构造 曲面连续性 曲面品质 车身A级曲面
一.逆向工程简介
逆向工程概念
逆向工程（reverse engineering）也称反求工程，它是在 只有产品模型或实物模型，而没有产品的定义和图纸的前提下， 通过测量得到数据，从而建立起数字模型，然后将这些模型和表 征用于产品的分析、模具制造和加工生产中的过程。
三维扫描仪发展历程（二）
第二代 激光扫描 （非接触） 采用激光三角法位移测量 计算物体表面三维坐标点的方法。主要有线激光
和点激光两种。 代表设备：台式激光三维扫描仪 、手持式三维扫描仪 、附加式激光测量头 优点：相对于上一代产品速度和便携性上占有优势。 缺点：精度差，只适合测量中小型物体，属于过度类产品。
– ICP ( Iterative Closest Point )
• 标志点自动拼接
法
标 志 点 拼 接
39
平面
– 噪声
三
维
扫
描
圆柱或圆球
仪
– 噪声 – 误差
精
度
评
估
大 物
累积误差问题
体
的
三
维
拼
接
全 建立标志点框架 局 误 差 控 制 技 术
全
局
将扫描数据粘贴到框架上
误
差
控
制
技
术
（
续
）
43
逆向工程在汽车设计中的应用
车身设计
模具设计
快速原型
冲压仿真
NC加工
逆向工程流程
油泥模型 数据采集 数据预处理 特征识别 区域分割 曲线拟合
降噪、除杂 精简
网格化
点云拼合
Y CAM系统
模具
是否 符合
N
曲面重构 CAE分析 CAD模型 形状优化
快速成型RP
新产品
逆向案例演示
二.逆向工程常用软件