逆向工程
柏为为
摘要: 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的情况下，直接从成品分析，推导出产品的设计原理。
关键词: 扫描测量原理;曲线曲面理论;快速原型制造;逆向工程
引言
逆向工程(Reverse Engineering,RE)的概念逆向工程产生于20世纪80年代末至90年代初,广义上,逆向工程可以分为实物逆向、软件逆向和影像逆向三类。目前,大多数关于逆向工程的研究主要集中在实物几何形状的逆向重构上,即产品实物的CAD模型重构和最终产品的制造,称为“实物逆向工程”。逆向工程也称反求工程。简单地说,逆向工程就是根据已经存在的产品模型,反向推出产品的设计数据的过程。
逆向工程包括快速反求、快速成型、快速模具以及数控加工等多个环节。列如：
1)实物扫描实验：运用三维坐标扫描仪对需要反求的实物进行扫描，得出点云图
2)软件进行点云处理：将扫描得到的点云图，进行Imageware软件软件处理为三维
CAD模型；
3)快速成型加工实验：针对上步得到的三维CAD模型进行分析，利用快速成型机制
作实体模型
4)对实体模型进行后处理，打磨、抛光、涂漆；
其中快速反求是从实物原型到三维数字模型的转换,是反求工程技术实现的关键技术,它包括数据测量、数据处理、三维重建和模型评价四部分。二、逆向工程的测量技术逆向工程的测量是指实物的数据采集,也称三维数据测量,是反求工程实现的第一步。它是通过特定的测量设备和测量方法获取产品表面离散点的几何坐标数据,将产品的几何形状数字化。该技术关系到对零部件(实物)描述的精确度和完整度,从而影响重构的CAD曲面和实体模型的质量,并最终决定加工出来的产品能否真实反映原始实物。因此,测量是整个原型反求的基础。
测量方法及原理。反求工程采用的测量方法主要分为两类:接触式和非接触式。根据测量原理、设备结构的不同还可以进一步细分(见图1)。接触式数据采集通常使用三坐标测量机,测量时将被测产品放置于三坐标测量机的测量空间内,可以获得被测产品上各个测量点的坐标位置,根据这些点的空间坐标值,经过计算机数据处理,拟合形成测量元素,经过数学计算的方法得出其形状、中国设备工程2008年02月表1主要测量方法的比较机械法光学法电气法三坐标测量法激光三角法投影光栅法断层扫描法工业CT和核磁共振法最高0.5!m 高>1"m较低>10#m以上较低0.02mm低>1mm慢快快慢较慢不适于软质软硬皆可软硬皆可软硬皆可有要求测头微损无损无损破坏被测件无损高较高低较高最高精度速度被测材质破坏性成本不能过于光滑对表面粗糙度、漫反射率敏感,不能过于光滑对表面色泽、粗糙度敏感,不能过陡无无表面特性及形状要求最适合情况无复杂内部形面、硬质、特殊尺寸多及精度要
求高的箱体工件表面形状复杂,精度要求不特别高的未知曲面适于测复杂的内部几何形状管理园地研究·探讨位置公差及其他几何量数据。接触式三坐标测量机的测头属机械式,根据其工作方式的不同又可分为开关式(触发式或动态发信式)和扫描式(比例式或静态发信式)
两类。坐标测量机可达到很高的测量精度,测头体积小、通用性较强,适于无复杂内部型腔、只有少量特殊曲面的空间箱体类工件的测量。测量机工作处于迅速直线低速运动状态,测量机的动态性能对测量精度的影响较小,但它有一定的局限性,如不能测量到细节之处、不能测易碎和易变形的零件、测量速度慢、测头半径需要补偿及数据量较小等。在非接触式技术中较成熟且应用最广泛的是光学测量法。其中,基于三角形法的激光扫描和基于相位光栅投影的结构光法被认为是目前最成熟的三维形状测量方法。激光三角形法以激光作为光源,根据光学三角形测量原理,将光源(可分为光点、单光条、多条等)投射到被测物体表面,并采用光电敏感元件在另一位置接收激光的反射能量,根据光点或光条在物体上成像的偏移,通过被
测物体基平面、像点、像距等之间的关系计算物体的深度信息。这种方法测量如果采用线光源,可以达到很高的测量速度,此方法已经成熟。其缺点是对被测表面的粗糙度、漫反射率和倾角过于敏感,限制了测头的使用范围。
基于投影光栅的结构光投影测量法被认为是目前三维形状测量中最好的方法,它的原理是将具有一定模式的光源,如栅状光条投射到物体表面,然后用两个镜头获取不同角度的图像,通过图像处理的方法得到整幅图像上像素的三维坐标。此法的主要优点是对实物的测量范围大、速度快、成本低。缺点是精度低,在陡峭处会发生相位突变,影响精度,适于测量表面起伏不大的较平坦物体。目前,分区测量技术的进步使光栅投影范围不断增大,结构光法测量设备成为现在逆向测量系统领域中使用最广泛且最成熟的系统。非光学测量方法由于其成本较高、应用上有局限性,目前在逆向工程的数据获取中很少使用。主要测量方法的比较见表1。总的来说,在实测时,需要根据测量对象的特点及设计工作的要求选择合适的扫描方法及设备。如果只测量尺寸和位置要素,宜采用接触开关式测量;若对产品的轮廓及尺寸有较高的精度要求,宜采用触扫描式测量;在对易变形、精度要求不高、测量数据多的产品进行测量时,可采用非接触式测量方法。
Surfacer主要用来做逆向工程，它处理数据的流程遵循点——曲线——曲面原则，流程简单清晰，软件易于使用。曲面建模也称为NURBS建模，NURBS是Non-Uniform Rational
B-Splines的缩写，是“非统一均分有理性B样条”的意思。具体解释是：.Non-Uniform(非统一）——是指一个控制顶点的影响力的范围能够改变。当创建一个不规则曲面的时候这一点非常有用。同样，统一的曲线和曲面在透视投影下也不是无变化的，对于交互的3D建模来说这是一个严重的缺陷；Rational(有理）——是指每个NURBS物体都可以用数学表达式来定义；B-Spline(B样条）——是指用路线来构建一条曲线，在一个或更多的点之间以内
插值替换的。
简单地说，NURBS就是专门做曲面物体的一种造型方法。NURBS造型总是由曲线和曲面来定义的，所以要在NURBS表面里生成一条有棱角的边是很困难的。就是因为这一特点，我们可以用它做出各种复杂的曲面造型和表现特殊的效果，如人的皮肤，面貌或流线型的跑车等。曲面建模既NURBS建模，是由曲线组成曲面，再有曲面组成立体模型，曲线有控制点可以控制曲线曲率、方向、长短。属于目前两大流行建模方式之一，另一种是多边形建模。
快速原型制造（RPM ：Rapid Prototyping Manufacturing ）技术，又叫快速成形技术，简称RP 技术，是90 年代初发展起来的新兴技术，RPM 是CAD 技术、数控技术、激光技术和材料技术等现代科技成果，被认为是近年来制造技术领域的一次重大突破，融合了机械工程、CAD 技术、激光技术、数控技术和材料技术等，可以直接、自动、快速地将设计师的设计思想物化为具有一定功能的原型或直接制造零件，从而可以对产品设计进行快速评价、修改及功能验证，有效地缩短了产品的研发周期，为企业的新产品开发和创新提供了技术支持。
快速原型制造（RPM）产生的背景，随着全球市场一体化的形成，制造业的竞争十分激
烈，产品的开发速度日益成为市场竞争的主要矛盾。在这种情况下，自主快速产品开发的能力（周期和成本）成为制造业全球竞争的实力与基础。同时，制造业为满足日益变化的用户需求，又要求制造技术有较强的灵活性，能够以小批量甚至单件生产而不大幅度增加产品的成本。因此，产品开发的速度和制造技术的柔性就变的十分关键了。
RPM 技术就是在这种社会背景下，于80 年代后期产生于美国，并很快扩展到日本及欧洲，是近20 年来制造技术领域的一项重大突破。RPM 技术问世不到十年，已实现了相当大的市场，发展非常迅速，在短短不到十年的时间里已实现了近五亿美元的市场。人们对材料逐层添加法这种新的制造方法已逐步适应。制造行业的工作人员都想方设法利用这种现代化手段，与传统制造技术的接轨工作也进展顺利。人们用其长避其短，效益非凡。与数控加工、铸造、金属冷喷涂、硅胶模等制造手段一起，快速成型已成为现代模型、模具和零件制造的强有力手段，在航空航天、汽车摩托车、家电等领域得到了广泛应用。
RPM技术，是由CAD模型直接驱动的快速制造任意复杂形状三维实体和技术总称。RPM 技术采用离散/堆积成型原理，其过程是：先由三维CAD软件设计出所需要零件的计算机三维曲面或实体模型；然后根据工艺要求，将其按一定厚度进行分层，使原来的三维电子模型变成二维平面信息（截面信息），加入加工参数，产生数控代码；微机控制下，数控系统以平面加工方式，有序地连续加工出每个薄层，并使它们自动粘接而成形，这就是材料堆积的过程。不同种类的快速成型系统因所用成形材料不同，成形原理和系统特点也各有不同。但是，其基本原理都是一样的，那就是"分层制造，逐层叠加"，类似于数学上的积分过程。形象地讲，快速成形系统就像是一台"立体打印机"，如下图所示。
逆向工程的应用领域
几何建模是逆向工程的关键环节，同时也是影响逆向工程速度的瓶颈问题，因此，提高逆向工程几何建模的自动化程度和通用性是逆向工程研究的一个重点方向。这是一种逆向工程几何建模自动化系统，具有体现设计意图的特征建模的特点，数据点的组织方式不限，输出的B-rep模型与现有商用CAD系统完全兼容。系统的关键技术在于特征的自动提取、组合自由曲面的光滑连接。
提高系统的集成性，有些情况CAD 模型并不是必需的，或者为了最快的制造产品，需要数字化系统与CMM 的直接结合；另外，有些产品(例如注塑模、注塑件的设计)需要多次进行CAE 分析，由数据点直接产生CAE 模型，可极大地提高产品的设计、分析过程，在上一节已有一些集成系统的应用实例，大多是根据具体情况的部分集成，邢渊提出了完整的逆向工程集成系统框架，具有CAD、CAE、CAM 多个数据接口，采用了面向对象的集成方法。关键技术是通用、开放的产品数据库结构。
逆向工程可以迅速、精确、方便地获得实物的三维数据及模型,为产品提供先进的开发、设计及制造的技术支撑。据统计,国外70%以上的技术来自于反求。逆向工程已成为联系新产品开发过程中各种先进技术的纽带,并成为消化和吸收先进技术、实现新产品快速开发的重要技术手段。以下是其在各领域的应用。 1.在缺少图纸及没有CAD模型的情况下,通过对零件原型的测绘,形成图纸或模型,并由此生成数控加工的NC代码,加工复制出与其相同的
零件。 2.在对产品外观有较高美学要求的领域,如汽车、家电等民用产品以及工艺品的外型设计,设计师往往使用油泥、黏土或木头等材料先制作模型,这时根据所提供的模型运用反求工程的技术,可以快速准确地建立三维立体模型。 3.当设计需要经过反复试制、修改、或者需要通过实验测试才能定型的零部件(如在航空航天领域业和模具制造业)时,反求工程可缩短过程。
4.应用于修复破损的艺术品或缺乏供应的被损零件,如修复破损的雕像、雕刻及艺术造型等。此时并不需要对整个零件原型进行复制,而是借助反求工程技术获取零件原形的设计思想来指导新的设计。这是由实物反求推理出设计思想的一种渐近过程。
5.对于国外的产品,要对其不适合国内使用处进行修改时,可以通过逆向工程建立三维模型进一步改进。
6.逆向工程技术与医学的结合日益紧密,在骨缺损的修复、人工关节、人工骨、整形复体、人工器官等医学假体设计中具有极其重要的作用。通过逆向造型,可以为患者提供更为准确的个性化设计替代物模型,使得缺损部位与替代物能更好地匹配,提高缺损修复的成功率。
7.特种服装、头盔的制造要以使用者的身体为原始设计依据,并要求产品与人体部位有相当好的形状适应性,此时,可利用逆向工程实现这一要求。 8.可实现电视、电影产业的3D 造型。随着先进制造技术、计算机技术的不断进步,逆向工程技术也得到相应发展,包括其关键技术如三维测量、数据处理以及快速制造技术等,相信将来的逆向工程技术将会和产品制造等技术结合得越来越紧密,并在更多的领域发挥其显著的作用
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毕业论文开题报告 题目某典型零件的逆向工程与注塑模设计 学生姓名学号 所在院(系) 专业班级 指导教师 2013 年 3月 5 日
题目某典型零件的逆向工程与注塑模设计 一、选题的目的及研究意义： 逆向工程(reverse engineering,RE),又称为反求工程或反求设计，与传统工程的设计过程完全不同。他是从实物样本的获取产品数学模型并制造得到新产品的相关技术，已成为CAD/CAM系统中一个研究应用热点，并发展成为一个相对独立的技术领域。早在1980年始欧美国家许多学校及工业界开始注意逆向工程这块领域。1990年初期包括台湾在内，各国学术界团队大量投入逆向工程的研究并发表成果，直到20世纪90年代中期，逆向工程才在我国得到了迅速的发展与推广。 1、选题目的： 随着国民经济的飞速发展，传统的产品开发模式以不能满足经济社会的市场的需求。传统的产品开发过程遵循正向工程（或正向设计）的思维，从市场需求信息着手，按照“产品功能描述（产品规格及预期目标）-产品概念设计-产品总体设计及详细的零部件设计-制定生产工艺流程-设计、制造工夹具、模具等工装-零部件加工及装配-产品检验及性能测试”这样的步骤开展工作，是从未知到已知、从抽象到具体的过程。我国是一个制造大国但不是一个制造强国，沿海很多中小型企业都是为外国大企业进行贴牌生产，没有自己的产品。这样很难适应如今的国际经济形势。所以国家提出技术创新，要有自己的设计、创新的产品，并且要不断地推陈出新。采用逆向工程技术，可以直接在国内外已有的先进产品基础上进行性能分析、设计模型反求、在设计优化制造。这次注塑模具设计不是通过常规的方法设计，而是基于先进的制造技术逆向工程，一个“从有到无”的过程，为模具技术的迅速发展起着至关重要的作用。这样，不仅可以更好地消化和吸收国外先进技术，赶超发达国家，扩大在世界经济市场的占有份额，而且可以打破西方国家对我国进行的技术封锁，从而研制出更先进的产品，以提高我国的综合国力。 2、研究意义： 逆向工程是制造业实现快速产品创新设计的重要途径，实物原型的再现仅仅是逆向工程的初步阶段，在此基础上进行的基于原型的再设计、再分析、再提高，从而实现重大改型的创新设计，才是逆向工程的真正价值和意义所在。逆向工程技术在模具行业中的应用从逆向工程的概念和技术特点可以看出，逆向工程的应用领域主要是飞机、汽车、玩具和家电等模具相关行业。近年来随着生物、材料技术的发展，逆向工程技术也开始应用在人工生物骨骼等医学领域。但是其最主要的应用领域还是在模具行业。由于模具制造过程中经常需要反复试冲和修改模具型面。若测量最终符合要求的模具并反求出其数字化模型，在重复制造该模具时就可运用这一备用数字模型生成加工程序，可以大大提高模具生产效率，降低模具制造成本。逆向工程技术在我国，特别是以生产各种汽车、玩具配套件的地区、企业有着十分广阔的应用前景。因此,逆向工程技术的应用对我国企业缩短与发达国家的差距具有特别重要的意义。
课程名称：逆向工程实践 报告题目：使用Ollydbg破解程序课程教师：何兴高 学院：信息与软件工程学院 姓名：杨博辰 学号：201522220234
一、题目名称 《使用Ollydbg破解程序》 二、题目内容 使用C++语言通过Windows API编写一个登录程序，当用户输入正确的用户名和密码之后，提示登录成功，否则提示登录失败。通过Ollydbg软件进行反汇编，对程序进行破解。程序界面如下图。 三、知识点及介绍。 1.汇编语言介绍 汇编语言（Assembly Language）是面向机器的程序设计语言。在汇编语言中，用助记符（Mnemonics）代替机器指令的操作码，用地址符号（Symbol）或标号（Label）代替指令或操作数的地址，如此就增强了程序的可读性并且降低了编写难度，象这样符号化的程序设计语言就是汇编语言，因此亦称为符号语言。使用汇编语言编写的程序，机器不能直接识别，还要由汇编程序或者叫汇编语言编译器（即汇编器）转换成机器指令。汇编程序将符号化的操作代码组装成处理器可以识别的机器指令，这个组装的过程称为组合或者汇编。因此，有时候人们也把汇编语言称为组合语言。 汇编语言是一种功能很强的程序设计语言，也是利用计算机所有硬件特性并
能直接控制硬件的语言。汇编语言，作为一门语言，对应于高级语言的编译器，需要一个“汇编器”来把汇编语言原文件汇编成机器可执行的代码。高级的汇编器如MASM，TASM等等为我们写汇编程序提供了很多类似于高级语言的特征，比如结构化、抽象等。在这样的环境中编写的汇编程序，有很大一部分是面向汇编器的伪指令，已经类同于高级语言。现在的汇编环境已经如此高级，即使全部用汇编语言来编写windows的应用程序也是可行的，但这不是汇编语言的长处。汇编语言的长处在于编写高效且需要对机器硬件精确控制的程序。 2.C++语言介绍 C++是在C语言的基础上开发的一种通用编程语言，应用广泛。C++支持多种编程范式－－面向对象编程、泛型编程和过程化编程。最新正式标准C++14于2014年8月18日公布。其编程领域众广，常用于系统开发，引擎开发等应用领域，是至今为止最受广大受用的最强大编程语言之一,支持类：类、封装、重载等! C++语言的主要特点表现在两个方面，一是尽量兼容C,二是支持面向对象的方法。它操持了C的简洁、高效的接近汇编语言等特点，对C的类型系统进行了改革的扩充，因此C++比C更安全，C++的编译系统能检查出更多的类型错误。另外，由于C语言的广泛使用，因而极大的促进了C++的普及和推广。 3.Windows API介绍 Windows 这个多作业系统除了协调应用程序的执行、分配内存、管理资源…之外，它同时也是一个很大的服务中心，调用这个服务中心的各种服务（每一种服务就是一个函数），可以帮应用程式达到开启视窗、描绘图形、使用周边设备等目的，由于这些函数服务的对象是应用程序(Application)，所以便称之为Application Programming Interface，简称API 函数。WIN32 API也就是Microsoft Windows 32位平台的应用程序编程接口。 当WINDOWS操作系统开始占据主导地位的时候，开发WINDOWS平台下的应用程序成为人们的需要。而在WINDOWS程序设计领域处于发展的初期，WINDOWS程序员所能使用的编程工具唯有API函数，这些函数是WINDOWS提供给应用程序与操作系统的接口，他们犹如“积木块”一样，可以搭建出各种界面丰富，功能灵活的应用程序。所以可以认为API函数是构筑整个WINDOWS框
1.3 逆向工程中的关键技术 1.3.1 数据采集技术 目前，用来采集物体表面数据的测量设备和方法多种多样，其原理也各不相同。测量方法的选用是逆向工程中一个非常重要的问题。不同的测量方式，不但决定了测量本身的精度、速度和经济性，还造成测量数据类型及后续处理方式的不同。根据测量探头是否和零件表面接触，逆向工程中物体表面数字化三维数据的采集方法基本上可以分为接触式(Contact)和非接触式（Non-contact）两种。 接触式包括三坐标测量机（Coordinate Measuring Machining，CMM）和关节臂测量机；而非接触式主要有基于光学的激光三角法、激光测距法、结构光法、图像分析法以及基于声波、磁学的方法等。这些方法都有各自的特点和应用范围，具体选用何种测量方法和数据处理技术应根据被测物体的形体特征和应用目的来决定。目前，还没有找到一种完全使用于工业设计逆向测量方法。各种数据采集方法分类如图1.3所示。 在接触式测量方法中，CMM是应用最为广泛的一种测量设备；CMM通常是基于力-变形原理，通过接触式探头沿样件表面移动并与表面接触时发生变形，检测出接触点的三维坐标，按采样方式又可分为单点触发式和连续扫描式两种。CMM 对被测物体的材质和色泽没有特殊要求，可达到很高的测量精度（±0.5μm），对物体边界和特征点的测量相对精确，对于没有复杂内部型腔、特征几何尺寸多、只有少量特征曲面的规则零件反求特别有效。主要缺点是效率低，测量过程过分依赖于测量者的经验，特别是对于几何模型未知的复杂产品，难以确定最优的采样策略与路径。
图1.3 逆向工程数据采集方法分类
逆向工程设计的最新国内外进展 逆向工程的现状及发展前景 逆向工程也称反求工程或反向工程，是根据已存在的产品或零件原型构造产品或零件的工程设计模型，并在此基础上对已有的产品进行剖析、理解和改进，是对已有设计的再设计。 逆向工程设计实施步骤如下: (1)设计前的准备工作。设计之前应确定设计的整体思路，对实物模型进行系统的分析，划分出模型的特征区，确定模型的基本构成形状的曲面类型，这些关系到相关软件的选择和软件模块的确定。 (2)零件原形的数字化。根据测量对象的特点确定扫描方法以及扫描设备，利用3D 扫描测量设备来获取零件实物表面点的三维坐标值。 (3)提取零件的几何特征。按测量数据的几何属性对其进行分割，分割方法一般可分为两类，一类是基于边界分割法，一类是基于区域分割法。区域分割法将相似几何特征的点划为同一区域，具有明确的几何意义，是较为常用的分割方法。 (4)零件CAD 模型的重建。将分割后的三维数据在CAD 系统中分别做表面模型的拟合，并通过表面片的拼接获取零件实物表面的CAD 模型。 (5)重建CAD 模型的检验与修正。由于测量得到的数据点往往存在一些数字误差，所以需要对曲面或曲线进行光顺处理，提高曲面质量。另外还要检验重建的CAD 模型是否满足精度或其他试验性能指标的要求，对不满足要求的应进行适当的调整修改，直至达到零件的标准 1．1接触式测量系统 接触式三坐标测量机(Coordinate Measure Machine，CMM) 可谓接触式测量的代表。接触式三坐标测量机通常是基于受力变形的原理，通过探头测取三维几何坐标数据。操作者事先设计规划好测量途径与方式，三坐标测量机便会按照所指定的路径测取三维几何坐标数据。一般来说，接触式三坐标测量机测量较稳定，易于定位，测量精度高，对被测物体的材质和色泽没有特殊要求。其主要缺点是测量效率低，测量探头的半径必须进行补偿，并且有可能会出现探头测不到的盲区。使用自动测量还有较多的参数必须决定，包括探头形状和大小、扫瞄间隔、步进距离、误差容许量、扫瞄速度、扫瞄方向等，这些都过分依赖操作者的经验，特别是在测量复杂产品零件时，确定最优的采样策略和路径较困难。另外，由于存在测量力，接触式三坐标测量机无法在一些软质表面进行测量。 1．2非接触式测量系统 非接触式测量根据测量原理的不同，大致有光学测量、超声波测量、电磁测量等方式。在逆向工程中最为常用是较为成熟的光学测量方法。其可分为：①基于光学三角形原理的激光扫描法；②基于相位偏移测量原理的莫尔条纹法；③基于工业CT 断层扫描图像法；④立体视觉测量方法。使用非接触测量产品零件测量速度快，不需要进行探头半径补偿。由于不存在测量力，可对橡胶、油泥、人体头像或超薄形物体进行扫描。但工件坐标定位较困难，测量精度较低，陡峭面不容易测量，另外被测产品零件表面特征(颜色、反光度、粗糙度、形状等) 对测量的精度影响较大2逆向工程的数据处理及常用软件数据处理是逆向工程的一个重要的技术环节，它决定了CAD 模型重建过程是否能够方便、准确地进行。使用测量设备测取的三维几何坐标数据都是一些离散点的点云数据，其中存在着噪声点，所以还需要相应的软件来处理点云数据。点云数据的处理包括噪声去除、多视对齐、数据精简、数据光
燕山大学 本科毕业设计（论文）文献综述 课题名称：拉伸侧冲孔复合模及 自动送料装置与塑料 模设计 学院（系）：机械工程学院 年级专业：模具1班 学生姓名： 指导教师： 完成日期：2010年3月15日
一、课题国内外现状 模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志[2]。因为模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。 在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通信等产品中60%—80%的零部件都要依靠模具成型。用模具生产部件所具备的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和代消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。模具又是“效益扩大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。目前，全世界模具年产值约为600亿美元，日、美等工业发达国家的模具工业产值已超过机床工业。我国的模具工业的发展，也日益受到人们的关注和重视。近几年，我国模具工业一直以每年15%左右的增长速度发展。 二、研究主要成果 现代模具设计的内容是：产品零件（常称为制件）成型工艺优化设计与力学计算，尺寸与尺寸精度确定与设计等，因此模具设计常分为制件工艺分析与设计、模具总体方案设计、总体结构设计、施工图设计四个阶段[7]。 （1）AD/CAE/CAM 计算机辅助设计、模拟与制造一体化 CAD/CAE/CAM 一体化集成技术是现代模具制造中最先进、最合理的生 产方式。 （2）设备在现代模具制造中的作用 现代模具制造尽可能地用机械加工取代人工加工。这就确定了先进设备在现代制造中的作用，尤其现在加工中心、数控高速成型铣床、数控铣床、数控车床、多轴联动机床、数控模具雕刻机、电火花加工机床、数控精密磨床、三坐标测量机、扫描仪等现代化设备在工厂中的广泛使用。 （3）代模具制造中的检测手段 模具的零部件除了有高精度的几何要求外，其形位精度要求也较高，一般的量具是很难达到理想的目的，这时就要依赖精密零件测量系统。这种精密零件测量系统简称C M M ，即Coordinate Measuring Machine ，是数控加工中心的一种变形。它的测量精度可达0.25 μ m。 （4）成型制造（RPM）在现代模具制造中的应用 快速成型制造（RPM）技术是美国首先推出的。它是伴随着计算机技术、激光成型技术和新材料技术的发展而产生的，是一种全新的制造技术，是基于新颖的离散/堆积（即材料累加）成形思想，根据零件CAD 模型，快速自动完成复杂的三维实体（模型）制造。RPM技术是集精密机械制造、计算机、NC技术、激光成型技术和材料科学最新发展等于一体的高新技术，被公认为是继NC技术
第一章绪论 1. 塑料及塑料工业的发展 塑料工业是一门飞速发展的新兴工业,是随着石油工业的发展应运而生的.世界塑料的历史仅有90年，而我国的塑料工业起步于20世纪50年代，只有50年的历史,但其了展速度是惊人的。 据统计，就最近几十年来，全世界的塑料用量几乎每五年翻一翻特别是近20年来发展雨十分迅速，塑料的产量和数量都有了很大的增长。1910年全世界的产量只有24kt，到了2003年产量已达到126Mt,有300多个塑料品种。我国的塑工业经过多年的发展，现如今问题已跃居世界第二位，塑料在国民经济中了挥着重要的作用，但是从人均消费量看，我国人均消费量公12kg上下，而发达国家是30~100kg,世界平均消费量是18kg。不难预测，中国加入WTO后，中国在全球经济中地位将日益突出，我国塑料工业在未来十年内将有广阔的发展空间和前景。 2.我国的塑料工业现状 大多数塑件的制造是靠模塑成的，用模具生产的塑件具有高精度，高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗等特点。塑料模具的设计和制作水平，对塑件的成型质量具有至关重要的影响，用模具生产的产品价值，往往是模具自身价值的几十倍甚至上百倍。因此，模具生产的工艺水平及科技含量的高低，已成为衡量一个国家科技产品制造水平的重要标志，它在很大程度上决定着产品的质量、效益、新产品的开发能力，决定一个国家制造业的竞争能力。因此，在欧美等工业发达国家，模具被称为“点石成金”的“磁力工业”。美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石”；德国则认为模具工业是所有工业中的“关键工业”；日本模具协会也认为“模具是促进社会繁荣富裕的动力”，同时也是“整个工业发展的秘密”，是“进入富裕社会的原动力”。从世界发达国家的生产情况来看，模具产值已经大于机床产值，而且他们注重生产附加的模具，低附加的模具则转到其他发展中国家生产。 目前，我国模具按产量总量排名，我国名列日本、美国之后，位居第三。我国已成为一个模具大国，但从先进技术的应用程度来看，我国还不是一个模具工业强国，虽然近几年我国的模具技术水平已经有了很大的提高，但是总体上与发达国家相比，还是有很大的差距。比如：精密加工设备还很少；CAD/CAM/CAE 等普及还不是很高；成型设备陈旧、品种少；塑料材料品种少等等。因此，大部分国产模具的精度低，寿命短、制造周期长，特别是大型、精密、长寿命的模具远远不能满足国民经济的发展需要。在我国模具行业“十一五”规划中提出了争取进入模具生产制造强国的总体目标。我国模具工业的当务之急是加快技术进步，调整产品结构，增加高档模具的比重，质中求效益，提高模具的国产化程度，
逆向工程中数据处理方法 机自13103 201315010316 在逆向工程过程中,形状测量是最基本和必要的一步。实际问题中,许多模型具有非常复杂的自由曲面,其设计表达或数学模型的建立是非常困难的,因此,形状测量的速度和精度在逆向工程的全过程中占有很大的比重。实物样件的测量数据通常不能直接用于其三维模型重建，必须将其输入CAD系统或专用逆向工程软件中经过一定的数据处理才能转化为造型所需的数据，称为造型数据【8】。 随着需求和科技的发展，出现了基于光学、声学、电磁学以及机械接触原理的各种测量方法。划分测量方法的依据也很多，逆向工程中的测量方法大体分为接触式、非接触式、逐层扫描数据测量【1-5】。 接触式测量方法是通过物理接触被测样件来获取数据的方法。接触式数据采集方法包括使用基于力的击发原理的触发式数据采集和连续式扫描数据采集、磁场法、超声波法. 接触式数据采集通常使用三坐标测量机。 非接触式数据测量利用光、声、磁等原理进行数据采集,其中光学方法细分有三角形法、测距法、干涉法、结构光法、图像分析法等。非接触式数据采集速度快精度高,排除了由测量摩擦力和接触压力造成的测量误差,避免了接触式测头与被测表面由于曲率干涉产生的伪劣点问题,获得的密集点云信息量大、精度高,测头产生的光斑也可以做得很小,以便探测到一般机械测头难以测量的部位,最大限度地反映
被测表面的真实形状。 逐层扫描数据测量前面介绍的两种方法虽然应用很广,但是存在无法测量物体内部轮廓的缺陷。为了解决这一问题，一个很好的方法就是采用断层数据测量法。目前断层采集法分为非破坏性测量和破坏性测量两种。 由于测量设备的缺陷、测量方法和零件表面质量的影响,通过测量所获得的数据不可避免地引入了误差,尤其是尖锐边和边界附近的测量数据,测量数据中的坏点可能使该点及其周围的曲面片偏离原曲面,所以要对原始点云数据进行预处理. 其主要的处理工作包括:去除噪声点、数据插补、数据平滑、数据精简、数据分割、多视点云的对齐等。 逆向工程中的数字化数据处理系统与常用的CAD/CAM系统相比,有2个显著的不同特点:首先在数据量上,输入的扫描点具有大量数据,并且密度很高,100万个扫描点的数据并非少见;其次是这些点的离散性【10】。因此,逆向工程测量得到的数据量通常被形象地称为点云。 由于测量设备的缺陷、测量方法和零件表面质量的影响,通过测量所获得的数据不可避免地引入了误差,尤其是尖锐边和边界附近的测量数据,测量数据中的坏点可能使该点及其周围的曲面片偏离原曲面,所以要对原始点云数据进行预处理. 其主要的处理工作包括:去除噪声点、数据插补、数据平滑、数据精简、数据分割、多视点云的对齐等。 去除噪声点【6】：无论何种数据采集方式,获得的数据中均存在一
逆向工程的现状及发展前景 逆向工程也称反求工程或反向工程，是根据已存在的产品或零件原型构造产品或零件的工程设计模型，并在此基础上对已有的产品进行剖析、理解和改进，是对已有设计的再设计。 逆向工程设计实施步骤如下: (1)设计前的准备工作。设计之前应确定设计的整体思路，对实物模型进行系统的分析，划分出模型的特征区，确定模型的基本构成形状的曲面类型，这些关系到相关软件的选择和软件模块的确定。 (2)零件原形的数字化。根据测量对象的特点确定扫描方法以及扫描设备，利用3D扫描测量设备来获取零件实物表面点的三维坐标值。 (3)提取零件的几何特征。按测量数据的几何属性对其进行分割，分割方法一般可分为两类，一类是基于边界分割法，一类是基于区域分割法。区域分割法将相似几何特征的点划为同一区域，具有明确的几何意义，是较为常用的分割方法。
(4)零件CAD模型的重建。将分割后的三维数据在CAD系统 中分别做表面模型的拟合，并通过表面片的拼接获取零件实物表面的 CAD模型。 (5)重建CAD模型的检验与修正。由于测量得到的数据点往往 存在一些数字误差，所以需要对曲面或曲线进行光顺处理，提高曲面 质量。另外还要检验重建的CAD模型是否满足精度或其他试验性能 指标的要求，对不满足要求的应进行适当的调整修改，直至达到零件 的标准 坐标测量机 接触式非接触式 机械手坐标测量机光学测量机声学测量机磁学测量机结构光法激光三角形法激光测距法干涉测量法图像分析法 1．1接触式测量系统 接触式三坐标测量机(Coordinate Measure Machine，CMM)可 谓接触式测量的代表。接触式三坐标测量机通常是基于受力变形的原 理，通过探头测取三维几何坐标数据。操作者事先设计规划好测量途 径与方式，三坐标测量机便会按照所指定的路径测取三维几何坐标数 据。一般来说，接触式三坐标测量机测量较稳定，易于定位，测量精
四大汽车逆向工程软件简介 四大逆向工程软件之一：Imageware Imageware 由美国EDS 公司出品，是最著名的逆向工程软件，正被广泛应用于汽车、航空、航天、消费家电、模具、计算机零部件等设计与制造领域。该软件拥有广大的用户群，国外有BMW、Boeing、GM、Chrysler、Ford、raytheon、Toyota 等著名国际大公司，国内则有上海大众、上海交大、上海DELPHI、成都飞机制造公司等大企业。 以前该软件主要被应用于航空航天和汽车工业，因为这两个领域对空气动力学性能要求很高，在产品开发的开始阶段就要认真考虑空气动力性。常规的设计流程首先根据工业造型需要设计出结构，制作出油泥模型之后将其送到风洞实验室去测量空气动力学性能，然后再根据实验结果对模型进行反复修改直到获得满意结果为止，如此所得到的最终油泥模型才是符合需要的模型。如何将油泥模型的外形精确地输入计算机成为电子模型，这就需要采用逆向工程软件。首先利用三坐标测量仪器测出模型表面点阵数据，然后利用逆向工程软件(例如：Imageware surfacer)进行处理即可获得class 1 曲面。 随着科学技术的进步和消费水平的不断提高，其它许多行业也开始纷纷采用逆向工程软件进行产品设计。以微软公司生产的鼠标器为例，就其功能而言，只需要有三个按键就可以满足使用需要，但是，怎样才能让鼠标器的手感最好，而且经过长时间使用也不易产生疲劳感却是生产厂商需要认真考虑的问题。因此微软公司首先根据人体工程学制作了几个模型并交给使用者评估，然后根据评估意见对模型直接进行修改，直至修改到大家都满意为止，最后再将模型数据利用逆向工程软件Imageware 生成CAD 数据。当产品推向市场后，由于外观新颖、
逆向工程及其关键技术 院（系）材料科学与工程 专业材料加工工程 学生 学号 2010年5月15日
逆向工程及其关键技术 摘要：随着现代制造业的迅速发展,反求技术在制造领域中的作用日趋重要。它作为一种新的产品设计思想和方法,已越来越广泛地应用于制造领域[1]。通过自动测量机对零件的扫描测量,得到点云,使用逆向造型设计方法,对其进行处理,得到实体模型后,通过工艺分析,生成加工程序代码,对零件进行数控模拟加工[2]。本文对逆向工程中的点云数据获得及输入、点数据的预处理、曲面重构及曲面分析方法进行了详细阐述。 关键字：逆向工程；曲面重构；点云；曲面分析 1 引言 在计算机技术飞速发展的今天,三维几何造型技术已被制造业广泛应用于产品及模具的设计、方案评审、自动化加工制造及管理维护等各个方面。热点模具网在当今市场经济瞬息万变的环境下,能否快速地生产出合乎市场要求的产品已经成为企业成败的关键。而往往我们都会遇到这样的难题,在没有二维工程图纸或三维CAD数据的情况下,工程技术人员没法得到准确的尺寸,制造模具就更无从谈起。另外一方面,随着测量技术的不断发展和对产品检测要求的提高,测量机也广泛地用于企业的质量检测部门。逆向工程成为满足这一需求的利器[3]。 2 逆向工程的系统及其关键技术 2.1 逆向工程的概念 逆向工程[4] (Reverse Engineering)也称反求工程,是指用一定的测量手段对实物或模型进行数据采集,根据测量数据进行计算机三维模型重建过程的总称。相对于传统的产品设计流程即所谓的正向工程而提出的。正向工程是泛指按常规的从概念设计到具体模型,再到成品的生产制造过程。而反求工程是从现有的模型(产品样件、实物模型等)经过一定的手段转化为概念和工程设计模型,如利用三维坐标测量机的测量数据对产品进行数学模型重构,或者直接将这些离散
冲压模具盖帽冲压工艺与模具设计(doc 10页)
一、冲压的概念及其优点 ……………………………………………………………………………… 二、课题国内外现状 ………………………………………………………………………………………三、课题研究主要成果 ……………………………………………………………………………… 四、未来冲压模具制造技术发展趋势 ……………………………………………………………………………… 五、中国汽车冲压技术发展存在的问题 ……………………………………………………………………………… 六、主要参考文献
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在吸收了力学、数学、金属材料学、机械科学以及控制、计算机技术等方面的知识后，已经形成了冲压学科的成形基本理论。以冲压产品为龙头，以模具为中心，结合现代先进技术的应用，在产品的巨大市场需求刺激和推动下，冲压成形技术在国民经济发展、实现现代化和提高人民生活水平方面发挥着越来越重要的作用。 现代冲压模具生产是一种大规模继续作业的制造方式，由于高新技术的参与和介入，冲压生产方式由初期的手工操作逐步进化为集成制造。生产过程逐步实现机械化、自动化、并且正在向智能化、集成化的方向发展。实现自动化冲压作业，体现安全、高效、节材等优点，已经是冲压模具生产的发展方向。 日常生活中人们使用的很多用具是用冲压方法制造的，例如不锈钢饭缸，它就是用一块圆形金属板料在压床上利用模具对圆形板料加压而冲出来的。可以看出，冷冲压是一种在常温（冷态）下利用冲模在压床上对各种金属（或非金属）板料施加压力使其分离或者变形而得到一定形状零件的金属压力加工方法。 近几十年来，冲压技术有了飞速的发展，它不仅表现在许多新工艺与 新技术在生产的广泛应用上，如：旋压成形、软模具成形、高能率成形等， 更重要的是人们对冲压技术的认识与掌握的程度有了质的飞跃。 二、课题国内外现状 近年来，我国冲压模具水平已有很大提高。大型冲压模具已能生产单 套重量达50多吨的模具。为中档轿车配套的覆盖件模具国内也能生产了。 精度达到1~2μm，寿命2亿次左右的多工位级进模国内已有多家企业能够 生产。表面粗糙度达到Ra≦1.5μm的精冲模，大尺寸（Φ≧300mm）精冲 模及中厚板精冲模国内也已达到相当高的水平。 1. 模具CAD/CAM技术状况 我国模具CAD/CAM技术的发展已有20多年历史。由原华中工学院和 武汉733厂于1984年共同完成的精冲模CAD/CAM系统是我国第一个自行开 发的模具CAD/CAM系统
一、工作原理 反求技术是利用电子仪器去收集物体表面的原始数据,之后再使用软件，计算出采集数据的空间坐标，并得到对应的颜色。扫描仪是对物体作全方位的扫描、然后整理数据、三维造型、格式转换、输出结果。整个操作过程，可以分为四个步骤： (1)物体数据化： 普遍采用三坐标测量机或激光扫描仪来采集物体表面的空间坐标值。 (2)从采集的数据中分析物体的几何特征： 依据数据的属性，进行分割、再采用几何特征和识别方法来分析物体的设计及加工特征。 (3)物体三维模型重建： 利用CAD软件，把分割后的三维数据作表面模型的拟合，得出实物的三维模型。 (4)检验、修正三维模型。 二、设备、软件、书籍资料 1、Geomagic Studio 由美国Raindrop (雨滴)公司出品的逆向工程和三维检测软件Geom Geomagic Studio软件的使用 agic Studio 可轻易地从扫描所得的点云数据创建出完美的多边形模型和网格，并可自动转换为NURBS 曲面。该软件也是除了Imageware 以外应用最为广泛的逆向工程软件。 Geomagic Studio主要包括Qualify、Shape、Wrap、Decimate、Capture 五个模块。主要功能包括： 自动将点云数据转换为多边形(Polygons) 快速减少多边形数目(Decimate) 把多边形转换为NURBS 曲面 曲面分析(公差分析等) 输出与CAD/CAM/CAE 匹配的文件格式(IGS、STL、DXF等) 1.从CAD数模得到的产品模型 2.将CAD模型读入Geomagic Studio 3.CAD 设计模型与从实际模型扫描所得的点云数据(不同坐标系) 4.扫描数据与CAD模型的自动对合 5.扫描数据与CAD模型的自动对齐 6.误差以彩色图形直观显示 7.用户可标出任意点误差 8. Qualify 的结果可以输出为HTML 格式 2、Surfacer——逆向工程工具和class 1 曲面生成工具
四大逆向工程软件简介 欧阳光明（2021.03.07） Imageware 由美国 EDS 公司出品，是最著名的逆向工程软件，正被广泛应用于汽车、航空、航天、消费家电、模具、计算机零部件等设计与制造领域。该软件拥有广大的用户群，国外有 BMW、Bo eing、GM、Chrysler、Ford、raytheon、Toyota 等著名国际大公司，国内则有上海大众、上海交大、上海 DELPHI、成都飞机制造公司等大企业。 以前该软件主要被应用于航空航天和汽车工业，因为这两个领域对空气动力学性能要求很高，在产品开发的开始阶段就要认真考虑空气动力性。常规的设计流程首先根据工业造型需要设计出结构，制作出油泥模型之后将其送到风洞实验室去测量空气动力学性能，然后再根据实验结果对模型进行反复修改直到获得满意结果为止，如此所得到的最终油泥模型才是符合需要的模型。如何将油泥模型的外形精确地输入计算机成为电子模型，这就需要采用逆向工程软件。首先利用三坐标测量仪器测出模型表面点阵数据，然后利用逆向工程软件(例如：Imageware surfacer)进行处理即可获得 class 1 曲面。 随着科学技术的进步和消费水平的不断提高，其它许多行业也开始纷纷采用逆向工程软件进行产品设计。以微软公司生产的鼠标器为例，就其功能而言，只需要有三个按键就可以满足使用需要，但是，怎样才能让鼠标器的手感最好，而且经过长时间使用也不易
产生疲劳感却是生产厂商需要认真考虑的问题。因此微软公司首先根据人体工程学制作了几个模型并交给使用者评估，然后根据评估意见对模型直接进行修改，直至修改到大家都满意为止，最后再将模型数据利用逆向工程软件 Imageware 生成 CAD 数据。当产品推向市场后，由于外观新颖、曲线流畅，再加上手感也很好，符合人体工程学原理，因而迅速获得用户的广泛认可，产品的市场占有率大幅度上升。 Imageware 逆向工程软件的主要产品有： Surfacer——逆向工程工具和 class 1 曲面生成工具 Verdict——对测量数据和CAD数据进行对比评估 Build it——提供实时测量能力，验证产品的制造性 RPM——生成快速成型数据 View——功能与 Verdict 相似，主要用于提供三维报告 Imageware 采用 NURB 技术，软件功能强大，易于应用。Imag eware 对硬件要求不高，可运行于各种平台：UNIX 工作站、PC 机均可，操作系统可以是 UNIX、NT、Windows95 及其它平台。 Imageware 由于在逆向工程方面具有技术先进性，产品一经推出就占领了很大市场分额，软件收益正以 47% 的年速率快速增长。 Surfacer 是 Imageware 的主要产品，主要用来做逆向工程，它处理数据的流程遵循点——曲线——曲面原则，流程简单清晰，软件易于使用。其流程如下：
J I A N G S U U N I V E R S I T Y 本科毕业论文 轿车车身设计 Car Body Design 学院名称： 专业班级： 学生姓名： 指导教师姓名： 指导教师职称： 2011年5 月
目录 摘要 (01) Abstract (02) 引言 (03) 第一章轿车车身造型设计 (07) 1.1 美学的运用 (07) 1.2 空气动力学的应用 (08) 第二章车身总布置设计 (10) 2.1 车身总布置与整车总布置 (10) 2.2 人机工程学的运用 (11) 2.2.1 H点人体模型 (11) 2.2.2 眼椭圆及其定位 (12) 2.2.3 本次设计的人机工程部分 (12) 2.3 工程图的绘制 (13) 第三章三维模型的建立 (15) 3.1 建立方法及原则 (15) 3.2 车身建模分块 (16) 3.3 空间曲线的处理 (16) 3.4 空间曲面的构成和处理 (18) 3.4.1 空间曲面的处理 (18) 3.4.2 空间曲面的构成 (18) 3.5 曲面间的过渡 (19) 3.6 渲染 (21) 结论 (23) 致谢 (24) 参考文献 (25)
轿车车身设计 专业班级：学生姓名： 指导教师：职称： 摘要概述了车身外形设计方法，介绍了逆向工程的含义，阐述了应用逆向工程进行汽车覆盖件模具设计的工作流程及其关键技术。最后针对汽车车身，在ALIAS中进行车身造型设计，再通过CATIA进行数据整理。结果表明,逆向工程可以大大提高覆盖件产品开发的效率和质量。 关键词：逆向工程；全车外形；造型设计
Car body design Abstract Outlines the body contour design, introduces the meaning of reverse engineering to explain the application of reverse engineering for automotive panel die design workflow and key technologies. Finally, according to the vehicle body, ALIAS of body modelling design, again through the CATIA carries on the data arrangement. The results show that reverse engineering can greatly improve the efficiency of product development covering parts and quality. Keywords：Reverseengineering; All car shape; Modelling design
创新实习报告 一．文献综述。 1．塑料模具的现状。 80年代以来，在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下，我国模具工业发展迅速，年均增速均为13%，1999年我国模具工业产值为245亿，至2002年我国模具总产值约为360亿元，其中塑料模约30%左右。在未来的模具市场中，塑料模在模具总量中的比例还将逐步提高。 我国塑料模工业从起步到现在，历经半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产48英寸大屏幕彩电塑壳注射模具、6.5Kg大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具，精密塑料模具方面，已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。如天津津荣天和机电有限公司和烟台北极星Ⅰ.K模具有限公司制造多腔VCD和DVD齿轮模具，所生产的这类齿轮塑件的尺寸精度、同轴度、跳动等要求都达到了国外同类产品的水平，而且还采用最新的齿轮设计软件，纠正了由于成型收缩造成齿形误差，达到了标准渐开线齿形要求。还能生产厚度仅为0.08mm的一模两腔的航空杯模具和难度较高的塑料门窗挤出模等等。注塑模型腔制造精度可达0.02mm～0.05mm，表面粗糙度Ra0.2μm，模具质量、寿命明显提高了，非淬火钢模寿命可达10～30万次，淬火钢模达50～1000万次，交货 期较以前缩短，但和国外相比仍有较大差距。 成型工艺方面，多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新方面也取得较大进展。气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟，如青岛海信模具有限公司、天津通信广播公司模具厂等厂家成功地在29～34英寸电视机外壳以及一些厚壁零件的模具上运用气辅技术，一些厂家还使用了C-MOLD气辅软件，取得较好的效果。如上海新普雷斯等公司就能为用户提供气辅成型设备及技术。热流道模具开始推广，有的厂采用率达20%以上，一般采用内热式或外热式热流道装置，少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具。但总体上热流道的采用率达不到10%，与国外的50%～80%相比，差距较大。 在制造技术方面，CAD/CAM/CAE技术的应用水平上了一个新台阶，以生产家用电器的企业为代表，陆续引进了相当数量的CAD/CAM系统，如美国EDS 的UGⅡ、美国Parametric Technology公司的Pro/Emgineer、美国CV公司的CADS5、英国Deltacam公司的DOCT5、日本HZS公司的CRADE、以色列公司的Cimatron、美国AC-Tech公司的C-Mold及澳大利亚Moldflow公司的MPA 塑模分析软件等等。这些系统和软件的引进，虽花费了大量资金，但在我国模具行业中，实现了CAD/CAM的集成，并能支持CAE技术对成型过程，如充模和冷却等进行计算机模拟，取得了一定的技术经济效益，促进和推动了我国模具CAD/CAM技术的发展。 近年来，我国自主开发的塑料模CAD/CAM系统有了很大发展，主要有北航华正软件工程研究所开发的CAXA系统、华中理工大学开发的注塑模HSC5.0
郑州工业安全职业学院 毕业论文（设计）题目逆向工程 姓名____路来旭_____________ 系别____机电工程系_________ 专业____机电一体化_________ 年级____08级______________ 指导教师______________________ 2011年 5 月 27 日
毕业论文（设计）成绩评定表
目录 内容摘要 (4) 第一章引言 (5) 第二章逆向工程数据测量技术 (6) 第一节接触式数据采集方法 (6) 第二节非接触式数据采集方法 (7) 第三章逆向工程数据处理及模型重建技术 (8) 第一节逆向工程数据处理 .......................................................................... .. (9) 第二节逆向造型的方法 (9) 第三节逆向应用实例 (9) 第四章展望 (13) 第五章结束语 (14) 参考文献 (15)
内容摘要 逆向工程是以设计方法学为指导，以现代设计理论、方法、技术为基础，运用各种专业人员的工程设计经验、知识和创新思维，对已有的产品进行解剖、分析、重构和再创造。它是将数据采集设备获取的实物样件表面及内腔数据，输入专门的数据处理软件或带有数据处理能力的三维CAD软件进行处理和三维重构，在计算机上浮现实物样件的几何形状，并在此基础上进行原件复制、修改或重设计，使之能利用CAD、CAM、PDM及CMIS先进技术进行处理或管理。应用逆向工程，在产品的设计制造过程中，可以从实体模型、原型或者现有产品中获取设计面信息，快速高效地建立优质定型曲面，加速设计过程，提高效率。 关键词：模型重建数据采集数据处理三维CAD
在产品的开发及制造过程中，几何造型技术已使用得相当广泛。但是，由于种种原因，仍 有许多产品并非由CAD模型描述，设计和制造者面对的是实物样件。为了适应先进制造技术的发展，需要通过一定途径，将这些实物转化为CAD模型，使之能利用CAD、CAM等 先进技术进行处理。目前，与这种从实物样件获取产品数学模型技术相关的技术，已发展 成为CAD、CAM中的一个相对独立的范畴，称为“反求工程”（Reverse Engineering）。通过反求工程复现实物的CAD模型，使得那些以实物为制造基础的产品有可能在设计与制造的过程中，充分利用CAD、CAM等先进技术。由于反求工程的实施能在很短的时间内准确、可*地复制实物样件，因此反求工程成为当前企业先进制造技术的热门话题之一。利用一些非专业的逆向设计软件（如：UG、Pro/ENGINEER、CATIA等）和一些专业的逆向设计软 件（如：Surfacer、CopyCAD、Trace等）进行逆向造型是现阶段反求工程在企业应用的典型例子。
由于公司新产品开发需要，笔者利用UG软件进行零件的反求在外形复杂的汽车冲压件的逆向造型设计中取得较好应用效果。我们选择的测量设备是英国LK公司的三坐标测量机，可以用来测量特征的空间坐标、扫描剖面、测量分型线以及轮廓线。此设备获得点的数据 量不像激光扫描仪扫描的那么大，所以用一些非专业的逆向设计软件是很合适的。UG的逆向造型遵循：点→线→面→体的一般原则。一、测点测点之前规划好该怎么打点。由设计 人员提出曲面打点的要求。一般原则是在曲率变化比较大的地方打点要密一些，平滑的地 方则可以稀一些。由于一般的三坐标测量机取点的效率大大低于激光扫描仪，所以在零件 测点时要做到有的放矢。值得注意的是除了扫描剖面、测分型线外，测轮廓线等特征线也 是必要的，它会在构面的时候带来方便。 二、连线(1)点整理连线之前先整理好点，包括去误点、明显缺陷点。同方向的剖面点放在同一层里，分型线点、孔位点单独放一层，轮廓线点也单独放一层，便于管理。通常这个 工作在测点阶段完成，也可以在UG软件中完成。一般测量软件可以预先设定点的安放层，一边测点，一边整理。 (2)点连线连分型线点尽量做到误差最小并且光顺。因为在许多情况下分型线是产品的装 配结合线。对汽车、摩托车中一般的零件来说，连线的误差一般控制在0.5mm以下。连线要做到有的放矢，根据样品的形状、特征大致确定构面方法，从而确定需要连哪些线条， 不必连哪些线条。连线可用直线、圆弧、样条线（spline）。最常用的是样条线，选用“through point”方式。选点间隔尽量均匀，有圆角的地方先忽略，做成尖角，做完曲面后再倒圆角。(3)曲线调整因测量有误差及样件表面不光滑等原因，连成spline的曲率半径变化往往存在突变，对以后的构面的光顺性有影响。因此曲线必须经过调整，使其光顺。调 整中最常用的一种方法是Edit Spline,选Edit pole选项，利用鼠标拖动控制点。这里有许 多选项，如限制控制点在某个平面内移动、往某个方向移动、是粗调还是细调以及打开显 示spline的“梳子”开关等。另外，调整spline经常还要用到移动spline的一个端点到另一 个点，使构建曲面的曲线有交点。但必须注意的是，无论用什么命令调整曲线都会产生偏差，调整次数越多，累积误差越大。误差允许值视样件的具体要求决定。三、构面运用各 种构面方法建立曲面，包括Though Curve Mesh、Though Curves、Rule、Swept、From point cloud 等。构面方法的选择要根据样件的具体特征情况而定。笔者最常用的是