逆向设计流程

可在极短时间内获得复杂工作表面的完整点云。
其独特的流动式设计和不同视角点云的自动拼合技 术使扫描不需要借助于机床的驱动，扫描范围可达 12M，而扫描大型工件则变得高效、轻松和容易。 其高质量的完美扫描点云可用于汽车制造业中的产 品开发、逆向工程、快速成型、质量控制，甚至可 实现直接加工。
四、照相式扫描仪
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二、 绝对关节臂测量机
二、 绝对关节臂测量机
1、主要功能 对零件进行测量、检查和验证 逆向工程 产品比较/产品分析 快速原型设计：对示例部分或物理模型进行扫描，并转换 为CAD模型，如同三维打印机。 仿形铣：由扫描点云数据直接复制生产产品。 2、应用 钣金件、冲压件、模型配件、模具、结构和装饰五金、复 合材料、机加工件、管件及其组件、车身和底盘、玻璃纤 维结构。 应用领域：汽车及其零部件制造商、汽车内饰、航空航天 零部件制造商、重型设备及其零部件制造商、船舶和造船、 机械制造、家具制造业、土木工程、新能源及其零部件制 造商、轨道交通。
非接触光学三维扫描仪，其结构主要由光栅投影设备及
两个工业级的CCD Camera所构成，由光栅投影在待测物
上，并加以粗细变化及位移，配合CCD Camera将所撷取 的数字影像透过计算机运算处理，即可得知待测物的实
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际3D外型。
四、照相式扫描仪
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照相式三维扫描仪采用非接触白光技术, 避免对物体表 面的接触,可以测量各种材料的模型,测量过程中被测物体 可以任意翻转和移动,对物件进行多个视角的测量,系统进 行全自动拼接, 轻松实现物体360高精度测量。并且能够 在获取表面三维数据的同时,迅速的获取纹理信息,得到逼 真的物体外形,能快速的应用于模具制造行业的扫描。
逆向工程的作用
逆向工程被广泛地应用到新产品开发和产品改型设计、产品 仿制、质量分析检测等领域，它的作用是： 1、缩短产品的设计、开发周期，加快产品的更新换代速度； 2、降低企业开发新产品的成本与风险； 3、加快产品的造型和系列化的设计； 4、适合单件、小批量的零件制造，特别是模具的制造，可分 为直接制模与间接制模法。直接制模法：基于RP技术的快速 直接制模法是将模具CAD的结果由RP（快速成形技术）系统 直接制造成型。该法既不需用RP（RPM(快速原型制造)： Rapid Prototyping Manufacturing）系统制作样件，也不依赖 传统的模具制造工艺，对金属模具制造而言尤为快捷，是一 种极具开发前景的制模方法；间接制模法：间接制模法是利 用RP技术制造产品零件原型，以原型作为母模、模芯或制模 工具(研磨模)，再与传统的制模工艺相结合，制造出所需模具。
பைடு நூலகம்
逆向工程产生的动机
1.接口设计。由于互操作性，逆向工程被用来找 出系统之间的协作协议。
2.军事或商业机密。窃取敌人或竞争对手的最新 研究或产品原型。 3.改善文档。当原有的文档有不充分处，又当系 统被更新而原设计人员不在时，逆向工程被用来 获取所需数据，以补充说明或了解系统的最新状 态。
4.软件升级或更新。出于功能、合规、安全等需 求更改，逆向工程被用来了解现有或遗留软件系 统，以评估更新或移植系统所需的工作。
逆向工程应用前景
我国制造业进入了一个蓬勃发展的新时期， 这必然对掌握现代制造技术的技术人才形成了 巨大需求，目前国内大部分的高校未涉足“逆 向工程设计”专业，在广东江苏等沿海城市， 出现十万年薪难请“逆向工程”设计师的现状。
光栅三维扫描仪操作步骤
一、软件安装 二、硬件安装
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三、主显示分辨率设置与光栅分辨率设置
三维扫描仪工作流程
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测量数据展示
逆向工程的软件
Imageware：主要用于曲面造型。将STL模型作为参考
数据进行逆向造型设计。
Geomagic Studio：主要用于点云的前期处理。噪声
去除，平滑，修补，封装成STL模型等。
CopyCAD ：能允许从已存在的零件或实体模型中产生
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与传统的激光扫描仪和三座标测量系统比较，其测量速度提 高了数十倍。由于有效的控制了整合误差，整体测量精度也 大大提高。
四、照相式扫描仪
其采用可见光将特定的光栅条纹投影到测量工作表
面，借助两个高分辨率CCD数码相机对光栅干涉条纹 进行拍照，利用光学拍照定位技术和光栅测量原理，
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逆向工程应用领域
1. 工业产品的检测与测量、产品及模具的逆向 工程(汽车，航空，家电工业) 2. 零部件形状变形检测、形状测量、研究测量、 工业在线检测 3.模具设计与检测领域 4.人体数字化、服装CAD、人体建模、人体数字 雕塑、三维面容识别 5.医学仿生、医学测量与模拟、整形美容及正 畸的模拟与评价 6.三维彩色数字化、数字博物馆、有形文物及 档案的管理、鉴定与复制 7.三维动画影片的制作、3D游戏建模、三维游 戏中三维模型的输入与建立
三、三维激光扫描仪
三维激光扫描技术在文物古迹保护、建筑、规划、
土木工程、工厂改造、室内设计、建筑监测、交通事故处 理、法律证据收集、灾害评估、船舶设计、数字城市、军 事分析等领域也有了很多的尝试、应用和探索。
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四、照相式扫描仪
“照相式”扫描仪是针对工业产品涉及领域的新一代扫描仪，
注：软件狗为无驱动型，第一次插入电脑USB端口后，会自动 识别并安装驱动，稍候几分钟，系统提示安装成功即可。
二、硬件安装
2. 1 三 维 扫 描 仪 包 含 的 组 件
1。三维扫描仪光栅主机身，与金属结构件联在一起； 2。两只高精度工业视觉相机（也可为一只或多只，依据型 号配置有差异）； 3。两只高精度工业视觉镜头（也可为一只或多只，依据型 号配置有差异）并与工业相机联接在一体； 4。三脚架一套 5。5mm/10mm/15mm玻璃标准校准板两件，并附一次性 标准校准纸若干张； 6。FlexScan3D pro专用授权软件狗一只； 7。USB 2.0或3.0工业线缆两条； 8。光栅VGA电脑信号线缆一付（2m加3m延长线），电源 线缆一付（2m加3m延长线）。
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演示视频1
演示视频2
一、工业级数控三坐标测量机
2、应用 主要用于机械、汽车、航空、军工、家具、工具原型、 机器等中小型配件、模具等行业中的箱体、机架、齿 轮、凸轮、蜗轮、蜗杆、叶片、曲线、曲面等的测量， 还可用于电子、五金、塑胶等行业中，可以对工件的 尺寸、形状和形位公差进行精密检测，从而完成零件 检测、外形测量、过程控制等任务。 3、特点 单边活动桥式结构，显著提高运动性能，确保测量精 度及稳定性。 三轴导轨均采用高精密天然花岗岩，具有相同的温度特 性及刚性。 三轴导轨均采用自洁式预载荷高精度空气轴承，运动更 平稳，导轨永不受磨损。 RENISHAW自粘开放式金属光栅尺，更接近花岗岩基 本的热膨胀系数，提高了设备的稳定性。
三维CAD模型。能够接受来自坐标测量机床的数据，同时跟 踪机床和激光扫描器。
RapidForm：RapidForm 是韩国 INUS 公司出品的全
球四大逆向工程软件之一，RapidForm 提供了新一代运算模 式，可实时将点云数据运算出无接缝的多边形曲面，使它成 为 3D Scan 后处理之最佳化的接口。RapidForm 也将使您 的工作效率提升，使 3D 扫描设备的运用范围扩大，改善扫 描品质。
三维扫描技术分类
三维扫描技术
非接触式
接触式
声学式
光学式 三角形法 轮廓投影法 成像法
磁学式
触发式
扫描式
从三维数据的采集方法上 来看，非接触式的方法由于同 时拥有速度和精度的特点，因 而在逆向工程中应用最为广泛。
一、工业级数控三坐标测量机
一、工业级数控三坐标测量机
1、测量原理 三坐标测量机是测量和获得尺寸数据的最有效的方法之一， 因为它可以代替多种表面测量工具及昂贵的组合量规，并 把复杂的测量任务所需时间从小时减到分钟。三坐标测量 机的功能是快速准确地评价尺寸数据，为操作者提供关于 生产过程状况的有用信息，这与所有的手动测量设备有很 大的区别。将被测物体置于三坐标测量空间，可获得被测 物体上各测点的坐标位置，根据这些点的空间坐标值，经 计算求出被测物体的几何尺寸，形状和位置。
5.制造没有许可/未授权的副本。
6.学术/学习目的。 7.去除复制保护和伪装的登录权限。 8.文件丢失：采取逆向工程的情况往往是在某一 个特殊设备的文件已经丢失了（或者根本就没 有），同时又找不到工程的负责人。完整的系统 时常需要基于陈旧的系统上进行再设计，这就意 味着想要集成原有的功能进行项目的唯一方法， 便是采用逆向工程的方法，分析已有的碎片进行 再设计。 9.产品分析：用于调查产品的运作方式，部件构 成，估计预算，识别潜在的侵权行为。
逆向工程是由高速三维激光扫描机对已有的样品 或模型进行准确、高速的扫描，得到其三维轮廓 数据，配合逆向软件进行曲向重构，并对重构的 曲面进行在线精度分析、评价构造效果，最终生 成IGES(初始化图形交换规范)或STL(标准模块库)数 据，据此就能进行快速成型或CNC（计算机数字控 制机床）数控加工。
样品——数据——产品
逆向建模的一般流程图
建立曲面 模型曲面分析
进行实体建模 确定扫描方案
建立需要的曲线
进行实体点云 扫描
进行点云数据 处理
逆向工程的工作流程示意图
待测模型 测量前分析
采集数据 模型分析
数据预处理
数据分块 曲面重构 （二次曲面、自由曲面、规则曲面） 模型内涵的 设计思想 目标模型
数据分块
四、校准
五、扫描
光栅三维扫描仪操作手册
一、软件安装
三维扫描软件FlexScan3D 的安装采用普通的向导安装方式， 与其他软件的安装方式相同。既可以完全傻瓜化安装，也 可以采用定制式安装方式。
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安装完成后，桌面上会自动创建三维扫描软件图标，在电 脑USB端口插入软件狗后，双击 FlexScan3D 图标即可进 入扫描软件界面。
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二、硬件安装
二、硬件安装
2. 2 三 维 扫 描 仪 硬 件 的 安 装
第一步：三脚架的组装 打开随新机配备的三脚架包装包，取出三脚架主体一 付，三脚滚轮三只，松开对应部位的锁紧螺丝，可以 调整三脚架的各个部位，调整至适当角度，以方便后 面的使用。
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第三章 逆向工程设计
机电工程系
李晓芳
什么是逆向工程
逆向工程（又称逆向技术），是一种产品设计 技术再现过程，即对一项目标产品进行逆向分析 及研究，从而演绎并得出该产品的处理流程、组 织结构、功能特性及技术规格等设计要素，以制 作出功能相近，但又不完全一样的产品。逆向工 程源于商业及军事领域中的硬件分析。其主要目 的是，在不能轻易获得必要的生产信息下，直接 从成品的分析，推导出产品的设计原理。 逆向工程可能会被误认为是对知识产权的严重 侵害，但是在实际应用上，反而可能会保护知识 产权所有者。例如在集成电路领域，如果怀疑某 公司侵犯知识产权，可以用逆向工程技术来寻找 证据。
逆向工程的设备
随着计算机辅助设计的流行，逆向工程变成了 一种能根据现有的物理部件通过CAD、CAM、 CAE（计算机辅助工程）或其他软件构筑3D虚拟 模型的方法。逆向工程的过程采用了通过丈量实 际物体的尺寸并将其制作成3D模型的方法，真实 的对象可以通过如激光扫描仪，结构光源转换仪 或者X射线断层成像这些3D扫描技术进行尺寸测 量。 逆向工程能在拥有现有物理部件之上，利用激 光扫描仪、结构光源转换仪或X射线断层成像之 类3D扫描仪技术进行尺寸测量，再通过CAD、 CAM、CAE或其他软件构筑3D虚拟模型的方法。
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三、三维激光扫描仪
三维激光扫描技术是近年来出现的新技
术，在国内越来越引起研究领域的关注。它 是利用激光测距的原理，通过记录被测物体 表面大量的密集的点的三维坐标、反射率和 纹理等信息，可快速复建出被测目标的三维 模型及线、面、体等各种图件数据。由于三 维激光扫描系统可以密集地大量获取目标对 象的数据点，因此相对于传统的单点测量， 三维激光扫描技术也被称为从单点测量进化 到面测量的革命性技术突破。