逆向工程测量系统

简述逆向工程中数据测量的方法及分类。

逆向工程是指通过对一个已有的产品或系统进行分析、逆向推导出其设计原理、结构和功能的过程。

在逆向工程过程中，数据测量是一项非常重要的工作，它是指通过对目标系统或产品进行各种测量手段和方法的运用，获取其关键性能参数、特征和数据信息的过程。

下面将对逆向工程中数据测量的方法和分类进行简要描述。

数据测量方法主要包括以下几种：1. 电子测量方法：电子测量是逆向工程中常用的一种测量方法，通过使用各种电子仪器和设备，如示波器、频谱分析仪、信号发生器等，对目标系统的电信号进行采集、分析和测量，从而获取相关的电性能指标和特征信息。

2. 光学测量方法：光学测量是利用光学原理和设备对目标系统进行测量的方法。

例如，使用显微镜、激光测距仪、光谱仪等对目标系统进行观察、测量和分析，获取其光学性能参数和特征信息。

3. 机械测量方法：机械测量是通过使用各种机械设备和工具对目标系统进行测量的方法。

例如，使用卡尺、量规、测微计等对目标系统的尺寸、形状等进行测量，获取其几何参数和特征信息。

4. 热学测量方法：热学测量是利用热学原理和设备对目标系统进行测量的方法。

例如，使用热像仪、热电偶等对目标系统的温度分布、热传导等进行测量，获取其热学性能参数和特征信息。

5. 声学测量方法：声学测量是通过使用声学原理和设备对目标系统进行测量的方法。

例如，使用声级计、频谱分析仪等对目标系统的声音强度、频谱等进行测量，获取其声学性能参数和特征信息。

根据测量对象的不同，数据测量可以分为以下几类：1. 电气参数测量：电气参数测量主要是对目标系统的电性能参数进行测量，包括电压、电流、电阻、电感、电容等参数。

通过对这些参数的测量，可以了解目标系统的电路结构、电能转换效率、电磁兼容性等特征。

2. 几何参数测量：几何参数测量主要是对目标系统的尺寸、形状、位置等几何参数进行测量。

通过对这些参数的测量，可以了解目标系统的结构组成、装配方式、运动轨迹等特征。

四大逆向工程软件简介本页仅作为文档页封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March四大逆向工程软件简介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、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。

第一章：1、制造的概念狭义：为机电产品的机械加工工艺过程广义：国际生产工程学会1990年：制造是涉及制造工业中产品设计、物料选择、生产计划、生产过程、质量保证、经营管理、市场销售和服务的一系列相关活动和工作的总称。

2、四次产业革命一、第一次产业革命：1733-18781）又称为：蒸汽革命。

2）产业革命的标志：瓦特发明的蒸汽机。

3）英国的制造业孕育和实现了瓦特的发明4）制造业和瓦特的发明推动了热力学理论的诞生。

二、第二次产业革命：1879-19451）又称为：电气革命。

2）产业革命的标志：电灯（爱迪生）、电话（贝尔）、电机（西门子）等电气化产品。

3）制造业肇始了电的应用，而后才有麦克斯韦电动力学理论的诞生。

4）麦克斯韦电动力学理论推动了20世纪初开始的无线电、微波、雷达、合成孔径、微波成像、卫星通信、宇宙微波探测等技术的发展。

5）牛顿力学和电动力学又为量子力学的发展指引了道路，导致了量子场论的创立。

三、第三次产业革命：1945-19721）又称为：电子（原子）革命。

2）产业革命的标志：原子弹（1945）、电子计算机（1946）、晶体管（1948）、集成电路、微电子技术等。

3）微电子制造技术开创了全新的信息时代。

四、第四次产业革命：1973-1）又称为：高新技术产业革命。

2）产业革命的标志：众多高新技术产品，如微电子产品、电脑、新一代通信产品、新一代汽车、磁悬浮列车、新一代飞机、机器人、生物工程产品、新一代药物、绿色食品、转基因产品等等。

3）微器件制造工艺，如拉单晶、掺杂、扩散、离子注入、外延、溅射、化学沉积（CVD）、光刻、表面贴装、自动化组装、进而到纳米器件制造工艺将把高新技术产业革命推向顶峰。

3、先进制造技术的概念、体系结构、学科内容课本P12第二章：1、现代设计的概念▪现代设计：现代产品设计强调全生命周期设计，即产品设计是一个“设计-评价-再设计”的反复迭代过程。

在产品的整个生命周期中，设计定型并不意味着设计工作的结束，只要产品还在生产和销售，就必将反馈大量的用户信息和生产制造信息，并要求对产品不断进行修改。

逆向工程也称反求工程或者反向工程，是根据已存在的产品或者零件原型构造产品或者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。

(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，分割方法普通可分为两类，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，所以需要对曲面或者曲线进行光顺处理，提高曲面 质量。

此外还要检验重建的 CAD 模型是否满足精度或者其他试验性能 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。

普通来说，接触式三坐标测量机测量较稳定，易于定位，测量精 坐标测量机非接触式机械手 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 图象分析法接触式度高，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，并且有可能会浮现探头测不到的盲区。

《逆向工程》课程教学大纲课程代码：0803631009课程名称：逆向工程英文名称：Reverse Engineering总学时：32 讲课学时：32 实验学时：0上机学时：0 课外学时：0学分：2适用对象：机械设计制造及其自动化专业（计算机辅助制造与数控加工专业方向）先修课程：CAD/CAM一、课程性质、目的和任务本课程是机械设计制造及其自动化专业（计算机辅助制造与数控加工专业方向）的一门专业限选课程。

主要介绍逆向工程的概念、过程及实现逆向工程的具体环节等内容。

通过本课程的教学，要求学生掌握逆向工程技术，为学生在今后的工作中能应用所学知识，解决具体技术问题，实现逆向工程打下基础。

二、教学基本要求通过学习本课程，学生应达到如下基本要求：1、掌握逆向工程的定义，工作流程及应用领域；2、掌握逆向工程测量系统；3、能应用三坐标测量机进行数据采集；4、掌握数据处理的技能；5、能进行模型的三维重构。

三、教学内容及要求第一章.绪论掌握逆向工程的定义；了解逆向工程的一般工作流程,及逆向工程的应用领域。

第二章.逆向工程的测量系统1、掌握接触式测量和非接触式测量；2、了解数据测量的各种方式的比较；3、了解数据测量的误差分析；4、参观三坐标测量机。

第三章．数据预处理1、了解数据预处理的概述；2、熟悉多视点云的对齐方法；3、了解数据平滑、精简及误差点的识别和去除；4、熟悉数据分块方法。

第四章.三维模型重构1、了解曲线曲面数学模型；2、了解曲线拟合造型；3、了解曲面片直接拟合造型；4、熟悉模型质量评价。

第五章.逆向工程系统1、掌握逆向工程系统框架和特点；2、掌握逆向工程系统的各子系统；3、了解逆向工程系统与产品创新；4、熟悉基于逆向工程的产品快速开发。

第六章.Imageware或其他软件及逆向一般流程1、掌握Imageware模块；2、掌握Imageware数据处理流程；3、熟悉逆向工程的要求。

第七章.Imageware或其他软件常用命令1、掌握Edit菜单；2、掌握Create菜单；3、掌握Construct菜单；4、掌握Modify菜单；5、掌握Evaluate菜单。

简析逆向工程测量技术作者：吴小东来源：《建筑遗产》2013年第20期摘要：数据的获取、测量是逆向工程中的第一个步骤，也是逆向工程测量最关键的技术之一。

综合接触式工程测量技术和非接触式工程测量技术的实物数据获取方法，是目前众多逆向工程测量技术中针对大型的、结构复杂的测量对象最具有高效性的一种工程测量方式。

关键词：逆向工程；测量；技术一、引言数据的获取、测量是逆向工程中的第一个步骤，也是逆向工程测量最关键的技术之一。

综合接触式工程测量技术和非接触式工程测量技术的实物数据获取方法，是目前众多逆向工程测量技术中针对大型的、结构复杂的测量对象最具有高效性的一种工程测量方式。

这种方法由接触式工程测量技术获取散布在被测物体上或周围的人工标记点群的三维坐标，再以这些坐标数据作为非接触式工程测量数据拼接的依据，从而获取得到整体测量数据。

这种综合方法既具有以往工程测量技术的高效性，又消除了数据拼接时的累积误差。

二、逆向工程概述逆向工程，又称反求工程、反向工程，指通过各种测量手段和三维几何建模方法，将已有实物原型转化为计算机上的三维数字模型的过程，是工程测量技术、计算机软硬件技术的综合。

近几十年来，随着计算机技术的发展，CAD技术已经广泛地应用于工程测量工作，但由于多种因素的限制，现实世界中的很多物体形状并不能完全用CAD设计的方法进行描述。

因而，我们提出了逆向工程的概念。

这种实物数字化建模的方法如今己经发展为CAD/CAM中的一个相对独立的范畴，成为复杂工程测量的重要手段之一。

三、逆向工程测量数据获取技术研究数据获取是反求工程的关键技术，数据的获取通常是利用一定的测量设备对所测工程进行数据采样，得到的是采样数据点的（x，y，z）坐标值。

数据获取的方法大致分为两类：接触式和非接触式。

1.接触式工程测量技术接触式工程测量技术是在机械手臂的末端安装探头，通过与工程表面接触来获取表面信息，目前最常用的接触式测量系统是三坐标测量机（CMM）。