数字化技术在产品开发中的应用

逆向工程的应用范围
新产品的设计，主要用于产品的改型或仿形设 计
已有零件的复制，再现原产品的设计意图 损坏或磨损零件的还原 数字模型的检测，例如检验产品的变形分析、
焊接质量等，以及进行模型的比较 模具样品的开发：汽车，消费性电子产品等 人体形状量测：人体外形量测，医学工程 设计造型：立体动画、多媒体虚拟实境等
4、与现有商品化CAD/CAE/CAM系统的集成 5、与快速成型制造系统的集成
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非接触式测量机包括光学、声学、磁学测量机等，其中 激光测量机是目前技术最为成熟，应用最为广泛的一种 光学测量机。
不同数据采集方法的比较
不同数据采集方法的比较
三坐标பைடு நூலகம்量机（CMM）
三角几何法激光扫描仪
原理：激光作为光源照射到被测物件上，利用电荷耦合器件 （Charge Coupled Device，CCD)接受漫反射光成像点，根据光 源、物体表面反射点和成像点之间的三角关系，计算出表面发射 点的三维坐标。 优点：能快速采集物件表面点数据信息 缺点：采集精度受目标物件表面质量和扫描仪与目标物件之间的 距离和环境因素等的影响。
数据处理
不管采取什么的数据采集方法总会存在误差，对于大 型或者复杂的物件可能需要分多次测量，因此对前期 测量所得到的数据还需要进行处理，数据处理主要包 括：去除杂点、数据拼合、数据精简。
去除杂点
受扫描设备或环境等因素的影响，扫描后得到的点云会存在大 量的无用点，这些点的存在会对后续工作产生严重的影响，所 以在进行曲面重构前需要对数据进行去除杂点处理。
曲面重构
曲面重构就是根据数据采集信息来恢复原始曲面的 几何模型，它与常规的曲面建模有很大区别，逆向 曲面建模是通过大量点云数据来获取曲面信息，它 所面向的对象是海量的云点数据，是一种非参数化 的建模方式。
曲面重构的基本过程
1、点云预处理 2、提取特征线 3、将特征线导 入三维造型软 件 4、构造自由曲 面并剪裁处理 5、生成过渡曲 面 6、加厚生成实 体
汽车试制车间用逆向工程系统进行质量检测
汽车试制车间有大量的零件需要检测，利用逆向工程系统可以 对零件进行全尺寸质量检测，并自动生成质检报告，大大提高 效率。
实测钣金云点的STL文件
点云与CAD 数据的对比结果
逆向工程在汽车研制过程中的应用
逆向工程未来的发展方向 1、提高曲面重构的通用性和适用性 2、提高曲面重构的精度和自动化程度 3、建立测量、数据预处理、曲面重构的一体化 系统
正向工程
概念设计
详细设计
CAD数模
模具
产品
逆向工程
实物样件
数据获取
CAD数模
模具
产品
逆向工程的工作流程图
实物样件 数据采集 数据处理 曲面重构
逆向工程数据采集的方法大概有两大类型：接触式、 非接触式
三坐标测量机（coordinate measuring mechine,CMM)是 接触式数据测量的典型数据采集仪器，在逆向工程技术应 用的初期，CMM是实物三维数据采集的主要手段，按结 构形式分为龙门式、水平臂式、桥式、关节壁式等。 工作原理：由数控装置发出脉冲控制坐标轴移动，由位置 检测装置检测运动部件的实际位置，当检测头与被测物件 表面接触时产生信号，读取各坐标轴位置寄存值，经处理 后得到测量结果。
数据拼合
受数据采集设备的影响，很多大型零件不是一次就能采 集所有的数据而是需要分多次采集，多次扫描后每块云 点的坐标都发生了改变，数据拼合就是把它们统一在同 一个坐标系下。
数据精简
在不损失模型特征的情况下对点云进行有效的 精简可以大大提高工作效率。
精简前点云数量323315点
精简后点云数量为104748点
大家好
逆向工程的概念
逆向工程（Reverse Engineering ,RE)也称反 求工程,是相对于传统的产品设计流程即正向工程 （Forward Engineering,FE)而提出的,逆向工程常指 将现有模型（产品样件，实理模型等）经过一定的 手段转化成概念模型或工程设计模型，如利用三坐 标测量机测量的数据对产品进行数学模型重构，或 者直接将这些离散的数据转化成NC程序进行数控加 工而获取成品的过程，是对现有产品的再设计，再 创造的过程。