反求工程

逆向工程的应用
鞋揎的扫描和反求
汽车造型的扫描和反求
复杂曲面的反求
5.1.2车身曲线光顺
5.1.3车身曲面光顺
包括：网格线光顺、能量法 P103
检查方法：基于曲率(颜色映射、绘制等曲率线、主曲率线等)； 基于光照（等照度线、反射线） P103-105
5.2 车身CAD建模
5.2.1车身CAD模型分类
几何造型技术是一项研究在计算机中，如 何表达物体模型形状的技术。
13
14
E1/5油泥模 型
F1：1油泥 模型
15
16
G 测量 阶段： 三维坐 标测量
H 最后阶段：电脑设计
17
风洞实验
18
路试
模拟及实车碰撞实验
19
20
戴姆勒在 奥地利维也纳的全球最大气候实验场
21
乔治亚罗与亲手设计的大宇Lacetti 韩版克鲁兹
22
正向工程
• 对已有产品的仿制或仅局部修改,对产品的 功能不做主要因素考虑,
• 难点/关键在于模型的重构技术(对已有模 型进行合理几何表达的方法)
正向工程
设计 标准
功能尺
设计 标准
设计 工艺 标准 标准
详细结
工艺 操作 清单 规程
功能 需求
寸信息
构信息
概念设计
详细设计
数字化模 型的实现
NC 程序
数字化模 型的物化
逆向工程步骤
了解要求(客户,产品性能要求等)，这将决定 设计工作量
了解设计条件，含测量手段、生产条件 产品测量。获取重构电子模型所需数据，最
常用三视图的2D轮廓和特征轮廓（曲面）
逆 向 工 程 过 程
几何逆向工程
扫描
合并
滤波 划网格
输出
反求
合并调整点云 曲率滤波
划网格
点45,000,000 100,000
• 定义:根据产品预定的功能需求进行开发,绘制 出产品设计图,制造并进行装配,得到功能完整 的产品的开发模式。
• 过程 • 确定功能与规格。 • 构思零部件需求。 • 零部件设计制造。 • 零部件组装检验。 • 整机组装检验。 • 性能测试。
逆向工程定义
• 逆向工程 ( Reverse Engineering ),又称为, 反求工程等
工艺 操作 清单 规程
点云模型/
NC
模型/
测量数据
样件 初始数据获得
数字化模 型实现
程序 数字化模 型的物化
成品
操作 设计 测绘 CMM 人员 人员 工具
设计 CAD/CAM 人员 系统
操作 NC 人员 机床
•功能导向 ( Functionally-oriented ) •描述模式 ( Descriptive model ) •系统仿造 ( System as-is )
描述物体的三维模型有三种: 线框模型、曲面模型和实体模型。 教材P106
7
5.2.2车身CAD的曲面模型与实体模型
1、建模步骤（P107） • 前期准备。 • 二维效果图。 • 三维CAD曲面造型。 • 实体结构分析。 • 实物模型。
8
5.2.2车身CAD的曲面模型与实体模型
2、车身曲面建模的一般过程（P108） • 利用三坐标测量机测量数据点。 • 生成三维光顺曲线。 • 由曲线生成曲面。 • 裁剪和过渡（桥接）。 • 评价、检查。
正向工程
• 设计从实现某一功能的概念开始 • 要对产品进行功能分析,在满足功能要求的
前提下选择合适的结构组合成产品雏形,再 根据约束条件来修正,直至产品定型. • 难点/关键在于充分了解产品的使用要求, 找到合理的物化过程和物化结构
逆向工程与正向工程的区别
逆向工程
• 几何实现的设计过Байду номын сангаас,产品设计是从模型数 字化的实现过程开始的,
9
5.2.2车身CAD的曲面模型与实体模型
3、A级曲面（P108） • G2连续。 • 特征网格均匀分布。 • 曲率方向一致。 • 桥接后的阶数一致。
10
5.3 车身逆向工程
汽车的设计过程
A从脑到手： 草图
B初步定稿： 草图＋说明
11
12
五、汽车设计过程
C理念表达：效果图
D内部设计：内厢效 果图
• 定义:逆向工程是将实物转变为CAD模型相关 的数字化技术,几何模型重建技术和产品制造 技术的总称,是将已有产品或实物模型转化为 工程设计模型和概念模型,在此基础上对已有 产品进行解剖,深化和再创造的过程
汽车造型油模
外形测量
设计草图
油土石膏模型
测绘特征线
细腻涂彩
三角嵌片涂彩
逆向工程与正向工程的区别
设计 人员
设计 人员
设计 CAD/CAM 操作 NC
人员 系统
人员 机床
成品
• 功能导向 ( Functionally-oriented ) • 对象导向 ( Object-oriented ) • 预定模式 ( Prescriptive model )
逆向工程
技术 测量 操作 要求 方案 规程
设计 工艺 标准 标准
• 曲面光顺准则：1）关键曲线光顺； 2）网格线没有多余拐点； 3）主曲率变化均匀 ； 4）高斯曲率变化均与。
高斯曲率：曲面论中最重要的内蕴几何量。 设曲 面在P点处 的两个主曲率为k1，k2， 它们的乘积k＝k1·k2称为曲面 于该点的总 曲率或高斯曲率。它反映了曲面的一股弯 曲程度。
5.1.2车身曲线光顺
基于几何反求的逆向工程
• 针对一现有工件(样品或模型),利用3D数字 化量测仪器准确快速地获得轮廓坐标,并加以 建构曲面
• 编辑修改后传至一般的CAD/CAM系统, • 将CAM产生的NC加工路径送至CNC加工机,
制作所需模具或者送到快速成型机(Rapid prototyping)将样品模型制作出来。
后处理
逆向工程注意事项
在反求CAD模型过程，出现扭曲现象时，要使用虚构方 法进行重建，捕捉原作品的设计思想，反求原始曲面 ，再进行修剪，保证所需曲面的光顺
产品精度要求高时，需对设计结果与原件比较，检测 手段: 在电脑上作比较 轮廓打印 制造模型 快速成形
最终产品还要考虑缩水或回弹及其它一些工艺问题
本章内容
I. 车身曲线曲面光顺 II. 车身CAD建模 III. 车身逆向工程
5.1车身曲线曲面光顺
• 5.1.1 光顺的概念 对平面曲线：1）曲线C2阶连续； 2）没有多余拐点； 3）曲率变化均匀 ；
对空间曲线：1）曲线C2阶连续； 2）没有多余拐点、变挠点； 3）曲率与挠率变化均匀；
5.1车身曲线曲面光顺