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1、 一、逆向工程技術(shù)概述1. 概念正向工程（或順向工程） 逆向工程(Reverse Engineering)(也稱反求工程、反向工程等)：將實(shí)物轉(zhuǎn)化為CAD模型相關(guān)的數(shù)字化技術(shù)、幾何模型重建技術(shù)和產(chǎn)品制造技術(shù)的總稱。 2. 應(yīng)用領(lǐng)域u對(duì)產(chǎn)品外形有特殊美學(xué)要求的領(lǐng)域，為了方便產(chǎn)品的美學(xué)評(píng)價(jià)，需要由造型設(shè)計(jì)師用油泥等材料制作真實(shí)尺寸模型. u由于學(xué)科發(fā)展水平的限制，產(chǎn)品設(shè)計(jì)需要通過(guò)試驗(yàn)測(cè)試才能定型的工件模型。如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣道、航空發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪葉片、航空器的外形等。一、逆向工程技術(shù)概述 u實(shí)物的外形是由自由曲面組成，正向設(shè)計(jì)方法難以滿足精度要求，如高爾夫球桿頭部造型、鞋楦等。 2. 應(yīng)用領(lǐng)域一、逆向工

2、程技術(shù)概述 2. 應(yīng)用領(lǐng)域u藝術(shù)品、考古文物的修復(fù)與復(fù)制。藝術(shù)品和考古文物大多為手工制品，具有復(fù)雜外形，對(duì)其精確的修復(fù)與復(fù)制可借助于逆向工程。 u特種服裝、頭盔的制造要以使用者的身體為原始設(shè)計(jì)依據(jù)，需要建立人體的幾何模型。 因此，逆向工程技術(shù)可用于航空、航天、汽車、摩托車、模具工業(yè)及其它行業(yè)，它是技術(shù)引進(jìn)的一個(gè)重要手段。 一、逆向工程技術(shù)概述 3. 技術(shù)流程實(shí)物樣品數(shù)據(jù)獲取數(shù)據(jù)處理CAD模型重構(gòu)紙質(zhì)技術(shù)文檔CAD/CAM系統(tǒng)快速成型仿制改造產(chǎn)品 批量生產(chǎn)產(chǎn)品制造系統(tǒng)產(chǎn)品樣件模具 一、逆向工程技術(shù)概述測(cè)量設(shè)備 二、數(shù)據(jù)獲取 數(shù)據(jù)測(cè)量方法接觸式非接觸式觸發(fā)式連續(xù)式光學(xué)式非光學(xué)式 激 光三角法 結(jié)構(gòu)

3、光法 激光測(cè)距法 干涉法 圖像分析法 CT測(cè)量法 MRI測(cè)量法 超聲波測(cè)量法 層析掃描法1. 測(cè)量方法三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)（CMM）3D掃描儀抄數(shù)機(jī) 2. 測(cè)量設(shè)備三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)(CMM) 橋式便攜式龍門(mén)式 二 、數(shù)據(jù)獲取 懸臂式 非接觸式掃描儀2. 測(cè)量設(shè)備 德國(guó)：GOM公司的ATOS，Steinbichler公司的COMET 瑞士：FARO公司的激光掃描儀 韓國(guó)：SOLUTIONIX公司的REXCAN系列掃描儀 美國(guó)：Cyberware公司的人體三維彩色掃描儀，CGI公司的 層析斷層測(cè)量機(jī)國(guó)內(nèi)測(cè)量設(shè)備的發(fā)展也十分迅速 10余家三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)廠家 非接觸式：北京天遠(yuǎn)，深圳華朗，西安交通大學(xué)等 二、數(shù)據(jù)獲

4、取 2. 測(cè)量設(shè)備 二、數(shù)據(jù)獲取 掃描頭控制器被測(cè)樣件 計(jì)算機(jī)COMET 400 測(cè)量系統(tǒng) 測(cè)量范圍：390295mm 測(cè)量距離：820mm每幅點(diǎn)云：450,000 測(cè)量精度：0.1mm 3. 數(shù)據(jù)獲取注意事項(xiàng) 合理選擇測(cè)量設(shè)備 測(cè)量設(shè)備的標(biāo)定 環(huán)境控制 被測(cè)件預(yù)處理 樣件特點(diǎn)、精度要求、測(cè)量效率、設(shè)備成本等。在設(shè)備搬運(yùn)、環(huán)境變化或長(zhǎng)期停用后，可能導(dǎo)致標(biāo)定值偏移，故應(yīng)重新標(biāo)定。 振動(dòng)、溫度、光線等。 孔、槽、凹邊的填充、表面噴涂著色、粘貼特征點(diǎn)。 二、數(shù)據(jù)獲取 三、數(shù)據(jù)處理 采用非接觸方法獲取的數(shù)據(jù)通常非常龐大，被稱作點(diǎn)云（Point Clouds）。為了獲得完整、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，需要在模型重建前

5、進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。是數(shù)據(jù)獲取是否進(jìn)行多次測(cè)量多視對(duì)齊 數(shù)據(jù)光順數(shù)據(jù)插補(bǔ)數(shù)據(jù)精簡(jiǎn)數(shù)據(jù)分割噪點(diǎn)去除否 1噪點(diǎn)去除噪點(diǎn)：測(cè)量誤差點(diǎn) 直接識(shí)別：明顯的異常點(diǎn)和散亂點(diǎn) 曲線檢查法：用最小二乘法通過(guò)截面數(shù)據(jù)的首末點(diǎn)擬合曲線 角度判斷法：檢查點(diǎn)沿掃描線方向與前后兩點(diǎn)形成的夾角是否小于允許值。 弦高差方法：連接檢查點(diǎn)前后兩點(diǎn)，計(jì)算檢查點(diǎn)到連線(弦)的距離 被集成到逆向軟件中 三、數(shù)據(jù)處理 2多視對(duì)齊 三、數(shù)據(jù)處理 Polyworks的IMAlign模塊 2多視對(duì)齊 三、數(shù)據(jù)處理 粘貼特征點(diǎn) 3數(shù)據(jù)光順 在汽車、摩托車覆蓋件的應(yīng)用中，對(duì)表面的光順性往往有很高的要求，通常要求達(dá)到A級(jí)(Class A)曲面品質(zhì)。G0連

6、續(xù)：位置連續(xù)，即曲面間沒(méi)有縫隙，但可能有銳利邊緣，不常用。G1連續(xù)：切線連續(xù)，制作簡(jiǎn)單，成功率高，常用于小家電面的相交處。G2連續(xù)：曲率連續(xù)，視覺(jué)效果光滑流暢，是A級(jí)曲面的最低標(biāo)準(zhǔn)。G3連續(xù)：曲率的變化率連續(xù)G 4連續(xù)：曲率變化率的變化率連續(xù)反光效果完美，通常用于汽車設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)光順：對(duì)點(diǎn)云進(jìn)行濾波。常用的濾波算法有高斯(Gaussian) 濾波、平均(Averaging)濾波和中值(Median)濾波，在Imageware軟件中即提供了這三種濾波方式 數(shù)據(jù)光順 點(diǎn)云精度 三、數(shù)據(jù)處理 4數(shù)據(jù)插補(bǔ) 原始點(diǎn)云完成插補(bǔ)后的點(diǎn)云 樣件復(fù)雜結(jié)構(gòu)測(cè)量機(jī)的限制無(wú)法測(cè)到的區(qū)域（凹邊、孔、突起、拐角等處）數(shù)據(jù)“

7、空白”可用Polyworks軟件的IMEdit模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)插補(bǔ)。 三、數(shù)據(jù)處理 按距離精簡(jiǎn)按弦偏差精簡(jiǎn)原始點(diǎn)云平均精簡(jiǎn) 5數(shù)據(jù)精簡(jiǎn) 采用非接觸式測(cè)量?jī)x對(duì)大型樣件進(jìn)行測(cè)量時(shí)，會(huì)得到海量點(diǎn)云。 三、數(shù)據(jù)處理 6數(shù)據(jù)分割被測(cè)樣件多個(gè)自由曲面多個(gè)規(guī)則曲面多個(gè)平面分割單個(gè)的曲面或平面點(diǎn)云合理的方法構(gòu)造曲面片整體曲面模型拼接、縫合 三、數(shù)據(jù)處理 三角面片模型 STL格式快速成型機(jī)厚度 四、模型重構(gòu)曲面重構(gòu) 實(shí)體模型1曲面重構(gòu)Imageware：點(diǎn)處理模塊、曲面處理模塊和評(píng)價(jià)模塊。 視圖 區(qū)工具條菜單條示例點(diǎn)云狀態(tài)欄滾動(dòng)條 四、模型重構(gòu)1.1 點(diǎn)云處理 點(diǎn)云顯示點(diǎn)云精簡(jiǎn)點(diǎn)云光順 1曲面重構(gòu) 四、模型重構(gòu)點(diǎn)

8、云的圈選 沿任一方向截取點(diǎn)云 1曲面重構(gòu)1.1 點(diǎn)云處理點(diǎn)云分割 沿某一軸線方向的系列平面截取點(diǎn)云 沿一條曲線的系列平面截取點(diǎn)云 四、模型重構(gòu)1.1 點(diǎn)云處理1曲面重構(gòu) 四、模型重構(gòu)1曲面重構(gòu)1.2 曲面構(gòu)造 由點(diǎn)云擬合均勻曲面 構(gòu)造雙向放樣曲面 由邊界曲線生成曲面 構(gòu)造放樣曲面 四、模型重構(gòu)1曲面重構(gòu)1.2 曲面構(gòu)造 由曲線網(wǎng)格構(gòu)造曲面 構(gòu)造旋轉(zhuǎn)曲面 輪廓線圓 四、模型重構(gòu)1曲面重構(gòu)1.2 曲面構(gòu)造更多資料下載汽車設(shè)計(jì)網(wǎng)： 構(gòu)造掃略曲面 發(fā)生線路徑1路徑21.3 曲面修改 四、模型重構(gòu)1曲面重構(gòu)1.2 曲面構(gòu)造調(diào)整曲面控制點(diǎn) 更多資料下載汽車設(shè)計(jì)網(wǎng)： 構(gòu)建曲面凸緣 曲面倒圓 四、模型重構(gòu)1曲面重構(gòu)1.3 曲面修改 曲面橋接曲面合并 四、模型重構(gòu)1曲面重構(gòu)1.3 曲面修改曲面裁剪 四、模型重構(gòu)1曲面重構(gòu)1.4 曲面評(píng)價(jià)曲面與點(diǎn)云的誤差 曲面的光順度 四、模型重構(gòu) 2CAD模型 四、模型重構(gòu)在曲面重構(gòu)軟件中將曲面保存為igs格式，再導(dǎo)入CAD軟件。 2CAD模型 四、模型重構(gòu) 五、應(yīng)用實(shí)例汽車車身輪倉(cāng)曲面構(gòu)造原始點(diǎn)云 五、應(yīng)用實(shí)例 五、應(yīng)用實(shí)例 五、應(yīng)用實(shí)例