逆向工程及快速成型技术概述

测量和非接触式测量。
❖ (2)数据预处理
❖
数据预处理是逆向工程CAD建模的关键环节，
它的结果将直接影响后期重建模型的质量。预处理
技术包括测量数据的坏点、测量误差的去除，多视
图测量数据的整体拼接，冗杂数据的去除，测量数
据的简化和优化。
❖ (3)数据分块与曲面重构
❖ 数据分块是为曲面重构服务的，曲面重构也是 逆向工程的关键环节，其目的是要构造出满足精 度、光顺性以及相邻的曲面光滑拼接的曲面模型。
❖ (5)快速原型
❖ 快速原型是逆向工程的一个必要环节， 快速原型机可用来快速制作实物，能实现 原型的放大、缩小、修改等功能。
❖ (6)逆向工程的接口技术
❖ 其中包括：测量数据与快速成型系统的 接口(STL文件)，测量数据与CNC设备的接 口(DXF、IGES、点云文件)，测量数据与 CAD/CAM系统的接口(DXF、IGES、STEP 文件)，以实现与现有的制造设备、 CAD/CAE/CAM等软件的数据交换。
v (7)实物尺寸的三维测量技术
v
下图是三坐标测量机---CMM
❖ 逆向工程软件能直接接收来自测量设备的产品 数据，通过必要的编辑和功能处理，生成复杂的 三维曲线或曲面模型，匹配上标准的数据格式后， 将这些曲线、曲面数据传输到合适的CAD/CAM系 统中，经过反复修改后，完成最终的产品造型。
❖ 常用的你先工程软件大致可分为三类：
❖ (1)对测量点云后置处理后直接生成曲面，生成的 曲面需要转换到其他的CAD/CAM系统中做后续处 理。
❖ (2)对测量点云后置处理后直接生成曲面， 生成的曲面可采取无缝连接的方式被集成 的CAD/CAM系统做后续处理。
❖ (3)按特征构建的方式生成几何模型。
❖ 第一类逆向工程软件:主要代表有 ImageWare、ICEM Surf、GeoMagic
❖二、逆向工程分类
❖ 根据反求对象的不同可分为
❖ 1.实物逆向：是有产品实物的条件下，通过 测绘分析，从而再创造。
❖ 2.软件逆向：通过产品样本、技术文件、设 计书、使用说明书、有关规范和标准等一 些技术软件去分析设计。
❖ 3.影像逆向：设计者无产品实物，也无技术 软件，仅有产品的图片、广告介绍或参观 后的印象等，设计者需要从这些影像资料 去构思设计产品。
❖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。
❖ 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
❖ 第二类逆向工程软件：主要代表有 CopyCAD
❖ 第三类逆向工程软件：主要代表有主流的 CAD/CAM软件，如CATIA、PRO/E等
Βιβλιοθήκη Baidu 几款常用的逆向工程软件： ❖ GeoMagic:美国RainDrop公司开发的，具有丰富
的数据处理手段，可快速的构造连续的曲面造型， 应用领域从工业设计到医疗方针等多个方面。 ❖ ImageWare：作为UG外挂的逆向工程软件包，具 有强大的测量数据处理、曲面造型、误差检测等 功能。 ❖ CopyCAD：英国DELCAM公司开发的系列CAD 产品中的集成模块，主要处理测量数据的曲面造 型。 ❖ RapidForm：韩国INUS公司开发的逆向工程软件， 主要用于测量、扫描数据的曲线建模以及基于CT 数据的医疗图像建模，还可以完成艺术品的测量 建模。
v 鞋楦的扫描与反求
汽车造型的扫描与反求
v 复杂曲面的反求
骨骼扫描及反求
牙颌的点云及反求
狗
人
头
面
部
部
的
的
点
点
云
云
及
和
反
反
求
求
v 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
❖ 1.1 、逆向工程的概念 ❖ 1.2 、逆向工程的应用及发展趋势 ❖ 1.3 、逆向工程设计制造的工作流程 ❖ 1.4 、逆向工程的关键技术 ❖ 1.5 、逆向工程常用软件 ❖、
❖ 一、逆向工程顾名思义就是反其道而行之。 针对一现有样品，利用3D数字化测量仪器
准确、快速地将其轮廓坐标量得，并进行 CAD曲面重构，编辑修改后，传至一般的 CAD/CAM系统，再由CAM产生刀具的NC 加工路径送至CNC加工设备制作所需的模 具，或者送到快速成型机（RP）将样品制 作出来。
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
❖ 逆向工程和传统的设计制造流程中的各个功能模 块，在序列上被相互换位倒置。
❖ 传统的设计制造是从无到有的设计，从概念设计 出发到最终形成CAD模型是一个确定明晰的过程。
❖ 逆向工程是对现有产品模型的再设计，从现在产 品原型到最终形成CAD模型是一个推理、逼近的过 程。一般可分为5个阶段:
❖ (1)零件原型的三维数字化测量 ❖ (2)提取零件原型的几何特征 ❖ (3)零件原型的三维重构 ❖ (4)CAD模型的分析及改进，校验与修正
❖ 逆向工程的流程图：
实
物
/
数
原
据
❖ (4)CAD模型构造
❖ 目的是获得完整一致的边界表示CAD模型，即 用完整的面、边、点信息来表示模型的位置和形 状。
❖ 精度反映反求模型与产品实物差距的大小，其 评价指标分为整体指标、局部指标、量化指标和 非量化指标。精度评价是逆向工程的一项重要内 容，产品性能达不到原设计的要求，其中重建模 型不能还原原模型是主要原因之一。
型
获 取
设计意图理解
原
始
反
设
求
计
软
参
件
数
设计意图理解 还 原
C
新
A产
D品
系 统
创 新 设
计
产 品 数 字 化 模 型
产 品 数 字 化 模 型
计算 机辅 助分 析 (CA E)
新 产 品
制造与检测
原型修改
❖ 逆向工程的关键技术为：
❖ (1)数据获取
❖
数据获取是逆向工程CAD建模的首要环节，根
据测量方式的不同，数据采集方法可分为：接触式