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逆向工程技术在制造业中的应用逆向工程技术是一个非常关键的技术，因为它可以用来分析和重现产品，使得制造商能够迅速生产出新产品或改进现有产品，加快产品开发的速度，节省生产成本。
在这篇文章中，我们将探讨逆向工程技术在制造业中的应用。
1. 逆向工程技术是什么逆向工程是指将产品进行反向分析和研究的过程，以了解产品的设计、材料和制造工艺。
逆向工程技术可以采用多种方法，包括三维扫描、计算机辅助设计和可视化技术等。
逆向工程技术还可以用于产品的再制造和维护，从而提高产品的寿命和性能水平。
2. 逆向工程技术在制造业中的应用逆向工程技术在制造业中有广泛的应用。
以下是其中几个重要的应用领域。
2.1. 产品设计和开发逆向工程技术可以用来分析并了解市场上现有产品的设计和性能，从而更好地确定产品的设计目标和开发方向。
逆向工程技术还可以帮助制造商减少产品的试错周期和制造成本，提高产品的质量和性能。
2.2. 制造工艺分析逆向工程技术可以用来分析并了解产品的制造工艺，包括材料的选择和加工工艺等。
通过分析产品制造过程和材料使用情况，制造商可以寻找提高效率和降低成本的机会，优化生产线和制造流程。
2.3. 零部件制造和再制造逆向工程技术可以用于制造和再制造零部件，将原产品的零部件重新制造或替换，改善产品的性能和寿命。
逆向工程技术还可以用于维护旧产品和废旧物品，在确保环境安全的前提下，将废弃物品重新利用起来。
3. 逆向工程技术的优势逆向工程技术在制造业中具有许多优势，以下是其中几个。
3.1. 提高效率和降低成本逆向工程技术可以帮助制造商更快地生产和改进产品，从而提高生产效率和降低制造成本。
逆向工程技术还可以帮助制造商更好地理解产品的设计和材料，从而精细制造，避免产品浪费。
3.2. 优化产品设计和开发逆向工程技术可以帮助制造商更好地了解现有产品的设计与使用情况，从而更好地优化产品的设计和开发方向。
逆向工程技术还可以帮助制造商寻找并发掘市场所需的产品，从而更好地开拓市场。
脱壳名词解释一、什么是脱壳？脱壳，又称解壳，指的是去除软件或程序的保护机制，使其可以被逆向分析、修改或运行的过程。
脱壳是逆向工程领域中的一个重要技术，常用于软件破解、恶意代码分析等领域。
二、脱壳的原因和意义1. 加密与保护机制软件开发者为了保护自己的知识产权和软件安全，通常会对程序进行加密和保护。
这些保护机制可以包括如下措施： - 程序代码的加密，使其难以被阅读和修改；- 阻止程序在非授权环境下运行的授权机制； - 检测到程序被篡改后自动停止运行的完整性检查等。
2. 逆向工程然而，逆向工程者通过脱壳可以破解这些软件保护机制，恢复原始的程序代码，甚至修改其功能。
脱壳技术的应用广泛，包括以下几个方面的内容：•软件破解：通过脱壳可以去除软件的加密和授权机制，使得盗版发布和使用成为可能。
这对于某些无法购买正版软件或者有特定需求的用户来说可能是一种选择。
•恶意代码分析：恶意软件通常会采用各种保护机制来避免被分析和检测，并隐藏其真正的目的和行为。
通过脱壳恢复出原始的恶意代码，可以帮助安全研究人员分析其行为和制定相应的防护措施。
•安全评估：软件开发者或者安全顾问可能会使用脱壳技术来评估一个软件的安全性，以发现其中的潜在漏洞或者授权机制的薄弱点，为后续的加固工作提供依据。
三、脱壳技术的分类1. 静态脱壳静态脱壳是指在不执行被保护程序的情况下，通过静态分析技术将程序的保护解除。
常见的静态脱壳技术有如下几种：•反汇编与分析：逆向工程者使用反汇编工具将程序的机器码转换为汇编代码，然后通过分析汇编代码来恢复源代码。
这一过程可以帮助理解程序的结构和算法，从而有助于脱壳。
•调试与跟踪：逆向工程者通过调试器来运行程序，并对其进行跟踪和观察。
通过检查程序的内存、寄存器和栈等状态变化，可以帮助分析和理解程序的执行过程。
•代码修复与修改：通过修改保护机制相关的代码，或者修复被加密或者损坏的代码，来达到解除保护的目的。
2. 动态脱壳与静态脱壳不同，动态脱壳是在程序运行过程中实时脱去保护机制。
逆向工程关键技术及应用实例介绍了逆向工程技术的定义及其工作流程，整个流程分为数据采集、数据处理和曲面重构三个部分。
根据理论学习和自身实践经验对逆向工程的关键技术做了一些探讨。
并以摩托车装饰板模型的曲面重建为例，用激光扫描仪获取三维点云数据，在CATIA中对点云进行数据处理，实现曲面重构，说明了逆向工程的整个设计应用流程。
1 引言逆向工程技术是一门新兴的技术，它是在获得实物模型信息的基础上，通过一些软件如CATIA, Surfacer, Pro/E等，在消化、吸收实物原型的前提下，对实物模型进行修改和再设计，从而创造新产品。
因此它是一项开拓性、实用性和综合性很强的技术，目前已经得到了广泛的应用，如飞机、汽车等行业。
逆向工程一般包括以下几个阶段:数据采集、数据处理、曲面重构。
其一般流程如图1所示。
其中数据采集是前提，数据处理和曲面重构是逆向工程的关键，曲面重构尤为重要。
图1基于实物模型重建的逆向工程技术流程图2 数据采集数据采集又称模型数字化，即指通过坐标测量机(Coordinate Measuring Machine，简称CMM)或激光扫描仪等测量装置获取实物表面特征点三维坐标值的过程。
数据采集是逆向工程的第一环节，也是非常重要的一个环节，数据采集的质量和效率直接影响着后期的模型重建的进程，关系着整个逆向工程的成败。
数据采集的流程如图2所示。
图2 数据采集流程图随着科学技术的不断进步，数据采集出现了多种方法，如图3所示。
3 数据处理三维测量系统可采集到复杂曲面上大量密集的原始测量数据，这些数据是物体表面各点坐标，这些数据之间通常没有相应的显式拓扑关系，其中还包含大量无用的数据，同时由于环境的影响如噪声、振动等会出现一些误差数据，因此在进行曲面重构前必须进行数据处理。
图3 数据采集方法分类数据处理一般包括以下几个方面:数据重定位、噪声去除、数据精简、数据插补、数据分割。
有时由于被测对象无法一次测全数据，可能需要分几次测量，每次测量都是在不同的坐标系下进行。
中国逆向工程成功案例近年来，中国在逆向工程领域取得了许多成功的案例。
以下是10个具有代表性的中国逆向工程成功案例：1. C919大型客机：中国自主研发的C919大型客机是中国航空工业迈向高端制造业的里程碑。
该项目在设计和制造过程中采用了大量的逆向工程技术，通过对国外同类飞机的分析和研究，成功实现了对关键技术的逆向创新。
2. 导弹技术：中国的导弹技术在逆向工程方面取得了显著进展。
通过研究和分析国外导弹系统，中国成功地实现了对多种类型导弹的逆向工程，提升了自己的导弹技术水平。
3. 汽车制造：中国汽车制造业在逆向工程方面也有许多成功案例。
比如，中国企业通过逆向工程技术成功实现了对国外先进汽车的模仿和创新，推动了中国汽车产业的发展。
4. 电子产品：中国电子产品制造业也在逆向工程方面取得了一系列成功案例。
通过对国外先进电子产品的逆向分析和研究，中国企业成功实现了对关键技术的逆向创新，提升了自己的产品竞争力。
5. 石油化工装备：中国石油化工装备制造业在逆向工程方面也有不少成功案例。
通过对国外同类装备的逆向研究和创新，中国企业成功实现了关键技术的突破，推动了石油化工装备制造业的发展。
6. 高铁技术：中国在高铁技术领域也有不少逆向工程的成功案例。
通过对国外高铁技术的逆向分析和研究，中国成功实现了高铁技术的自主创新，成为全球高铁技术的重要竞争者。
7. 通信设备：中国通信设备制造业在逆向工程方面也有许多成功案例。
通过对国外通信设备的逆向研究和创新，中国企业成功实现了对关键技术的突破，推动了通信设备制造业的发展。
8. 医疗设备：中国医疗设备制造业在逆向工程方面也有不少成功案例。
通过对国外先进医疗设备的逆向分析和研究，中国成功实现了对关键技术的逆向创新，提升了自己的医疗设备制造能力。
9. 新能源技术：中国在新能源技术领域也有不少逆向工程的成功案例。
通过对国外新能源技术的逆向研究和创新，中国成功实现了对关键技术的突破，推动了新能源产业的发展。
《逆向工程技术的研究与工程应用》篇一一、引言逆向工程技术是一种通过分析已有产品或系统的性能、结构、功能等，以获取其设计原理、制造工艺、技术参数等关键信息的技术手段。
随着科技的不断进步和市场竞争的日益激烈，逆向工程技术越来越受到关注和重视。
本文将对逆向工程技术的研究现状和工程应用进行深入探讨。
二、逆向工程技术的概述逆向工程技术是相对于正向工程技术而言的。
正向工程主要是根据产品的需求、功能等进行设计和制造，而逆向工程则是从已有产品出发，通过对产品的反求分析，了解其内部结构、设计原理、制造工艺等关键信息。
逆向工程技术的应用领域非常广泛，包括机械制造、电子设备、航空航天、生物医学等领域。
三、逆向工程技术的关键环节逆向工程技术的实施主要包括以下几个关键环节：1. 样品获取：通过购买、租赁、借阅等方式获取目标产品或系统。
2. 样品分析：运用各种手段对样品进行拆解、检测、分析等操作，以获取其内部结构、设计原理、制造工艺等关键信息。
3. 数据处理：将样品分析得到的数据进行整理、加工和提取，以形成可供分析和研究的数据集。
4. 建模与仿真：根据处理后的数据，建立样品的模型或仿真系统，以更好地了解其性能和特点。
5. 技术重现：在建模与仿真的基础上，重新设计和制造类似的产品或系统。
四、逆向工程技术的优点和挑战逆向工程技术的优点在于能够快速获取已有产品的关键信息，为新产品的设计和制造提供有力支持。
此外，逆向工程技术还可以帮助企业实现技术引进和消化吸收，提高企业的技术水平和创新能力。
然而，逆向工程技术也面临着一些挑战。
首先，样品分析需要专业的技术和设备支持，对操作人员的技能要求较高。
其次，由于不同产品的设计和制造工艺存在差异，逆向工程技术的应用需要针对具体情况进行具体分析。
最后，逆向工程技术的实施需要遵守相关法律法规和知识产权保护规定。
五、逆向工程技术在工程应用中的实例分析以汽车行业为例，逆向工程技术被广泛应用于汽车设计和制造过程中。
论逆向工程关键技术研究现状摘要：本文介绍了逆向工程技术及其应用范围；对涉及到的关键技术：数据获取、数据处理与曲面重构等研究现状进行了系统地阐述。
关键词：逆向工程；数据获取；数据处理；曲面重构1 引言质量、成本、生产率三要素是制造业永恒的议题，在不同的时期有不同的内涵，各自的重要性也在悄然发生变化。
经济全球化的今天，制造业的外部环境发生了变化，用户需求呈个性化、多样化。
对企业而言，原来”规模效益第一”为特点的少品种、大批量的生产方式已不适合日趋激烈的国际竞争，而必须采取多品种、小批量、按订单组织生产的现在生产方式，同时要不断地迅速开发出新品种，变被动适应用户为主动引导市场[1]。
为缩短研发周期、提高产品设计和制造效率，从而提高企业对市场快速响应能力，一系列新产品快速开发技术应运而生，如cad/cam/ cae技术、逆向工程技术、快速磨具技术、虚拟设计技术以及并行工程等。
2 逆向工程概述及其应用领域广义上的逆向工程包括：实物逆向、软件逆向和影像逆向。
目前，国内外有关逆向工程的研究主要集中在几何形状逆向。
逆向工程（reverse engineering）也称反求工程，是针对现有工件（样品或模型，尤其是复杂不规则的自由曲面），利用3d数字化测量仪器准确、快速地测量出工件轮廓坐标值，通过数据处理、重构曲线曲面、编辑、修改后，将图档转至一般的cad/cam系统，再由加工机制做所需模型，或者用快速成型机将样品模型制作出来，这一流程称为逆向工程[2]，如图1所示。
逆向工程在工业制造领域的实际应用主要包括以下几个方面[3]：a）新零件的设计，主要用于产品改型或仿型设计；b）已有零件的复制和仿制，再现原产品设计，复杂产品仿制等；c）损坏或磨损零件的还原，以便修复或重制；d）产品的检测，例如检测分析产品的变形，检测焊接质量等，以及对加工产品与三维数字化模型之间的误差进行分析。
在制造业中，逆向工程己成为消化吸收新技术和二次开发的重要途径之一。
1、3逆向工程中的关键技术1、3、1 数据采集技术訂前，用来采集物体表面数据的测量设备与方法多种多样，其原理也各不相同、测量方法的选用是逆向工程中一个特不重要的问题。
不同的测量方式，不但决定了测量本身的精度、速度与经济性，还造成测量数据类型及后续处理方式的不同。
依照测量探头是否与零件表面接触，逆向工程中物体表面数字化三维数据的采集方法基本上能够分为接触式(Con tact)与非接触式(N o n—c o n t ac t ) 两种。
接触式包括三坐标测量机(Co o rdin a te M e as u ring Machin i ng, CMM) 与关节臂测量机;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与应用范围，具体选用何种测量方法与数据处理技术应依照被测物体的形体特征与应用LI的来决定、LI 前，还没有找到一种完全使用于工业设讣逆向测量方法。
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，按采样方式乂可分为单点触发式与连续扫描式两种。
CMM对被测物体的材质与色泽没有特不要求，可达到特不高的测量精度(土0、5pm), 对物体边界与特征点的测量相对精确，关于没有复杂内部型腔、特征儿何尺寸多、只有少量特征曲面的规则零件反求特不有效。
主要缺点是效率低,测量过程过分依赖于测量者的经验，特不是关于儿何模型未知的复杂产品，难以确定最优的采样策略与路径。
逆向工程数据采集方法图1、3逆向丄程数据采集方法分类随着电子技术、讣算机技术的发展,CHM也山往常的机械式发展为口前的计 .......................... ... ................. t in—LL心T讐CMM发展的方向、智能测量量策略，其关键技术包括零件算机数字控制（CNC）型的高级时计机关疗臂测量机机的研究是利,位置的自动识/----------- >随着快速汝接触式测量技M基本原理,将一〔机内||?知谟：、测試决策智能化与测量路径规划、CAD/CAM集成技术等。
《逆向工程技术的研究与工程应用》篇一一、引言逆向工程技术，又称为反向工程或反向设计，是一种从已有的产品或样品中，提取出设计思想、工艺过程以及核心技术，并进行研究、改造和创新的过程。
这项技术在当今工业和产品设计中占有举足轻重的地位。
在过去的几年里，随着科技的发展和知识产权保护意识的增强，逆向工程技术的研究与工程应用逐渐成为国内外学者和企业关注的焦点。
二、逆向工程技术的理论基础逆向工程技术的理论基础主要包括计算机视觉、计算机图形学、计算机辅助设计、制造技术、材料科学等。
通过对产品进行测量、数据采集和模型重建，逆向工程技术能够提取出产品的三维几何形状和表面特征等信息。
同时，借助专业的软件和算法，还可以进一步分析产品的结构、材料、制造工艺等核心技术。
三、逆向工程技术的工程应用1. 汽车制造行业：在汽车制造行业中，逆向工程技术被广泛应用于新车型的研发和改进。
通过对竞品车型的测量和分析，可以提取出其设计思想和制造工艺，从而为新车型的研发提供参考。
此外，通过对现有车型的改进和优化，可以提高产品的性能和外观质量。
2. 机械制造行业：在机械制造行业中，逆向工程技术被用于设备的维修和升级。
通过对损坏或老化的设备进行测量和分析，可以提取出其关键部件的几何形状和尺寸信息，从而为设备的维修和升级提供依据。
此外，逆向工程技术还可以用于新设备的研发，通过借鉴其他设备的成功经验和技术，加速新设备的研发进程。
3. 电子产品行业：在电子产品行业中，逆向工程技术被广泛应用于产品的仿制和创新。
通过对竞品产品的测量和分析，可以提取出其电路设计、结构设计和外观设计等信息，从而为新产品的研发提供参考。
此外，通过对老旧产品的改进和升级，可以提高产品的性能和用户体验。
4. 医学领域：在医学领域，逆向工程技术被用于生物医学工程和医疗设备的研发。
通过对人体器官或组织的测量和分析，可以提取出其三维几何形状和结构信息，为医学研究和手术提供精确的数据支持。
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特别重要的问题。
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。
依照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能够分为接触式(Contact)和非接触式(Noｎ—contact)两种。
接触式包括三坐标测量机(Coordｉｎate ＭeasurｉnｇＭａchinｉng,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依照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别要求,可达到特别高的测量精度(±0、5μｍ),对物体边界和特征点的测量相对精确,关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,特别是关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随着电子技术、计算机技术的发展,CMM也由往常的机械式发展为目前的计算机数字控制(CＮC)型的高级时期、目前,智能化是ＣMM发展的方向。
智能测量机的研究是利用计算机内的知识库与决策库确定测量策略,其关键技术包括零件位置的自动识别技术、测量决策智能化和测量路径规划、CＡD/ＣAM集成技术等。
随着快速测量的需求及光电技术的发展,以计算机图像处理为主要手段的非接触式测量技术得到飞速发展,该方法主要是基于光学、声学、磁学等领域中的基本原理,将一定的物理模拟量通过适当的算法转化为样件表面的坐标点。
一般常用的非接触式测量方法分为被动视觉和主动视觉两大类。
被动式方法中无特别光源,只能接收物体表面的反射信息,因而设备简单,操作方便,成本低,可用于户外和远距离观察中,特别适用于由于环境限制不能使用特别照明装置的应用场合,但算法较复杂;主动方法使用一个专门的光源装置来提供目标周围的照明,通过发光装置的控制,使系统获得更多的有用信息,降低问题难度、被动式非接触测量的理论基础是计算机视觉中的三维视觉重建、依照可利用的视觉信息,被动视觉方法包括由明暗恢复形状(Shape From Ｓhａｄiｎｇ,SFS)、由纹理恢复形状、光度立体法、立体视觉和由遮挡轮廓恢复形状等,其中在工程中应用较多的是后两种方法。
立体视觉又称为双目视觉或机器视觉,其基本原理是从两个(或多个)视点观察同一景物,以获取不同视角下的感知图像,通过三角测量原理计算图像像素间的位置偏差(即视差)来获取景物的三维信息,这一过程与人类视觉的立体感知过程是类似的。
双目立体视觉的原理如图1、4所示,其中Ｐ是空间中任意一点,C1、C2是两个摄像机的焦点,类似于人的双眼,Ｐ1、Ｐ2是P点在两个成像面上的像点。
空间点P、C1、C2形成一个三角形,且连线C1P与像平面交于P1点,连线C1P与像平面交于P2点。
因此,若已知像点p1、ｐ2,则连线C１Ｐ1和C2P2必交于空间点P,这种确定空间点坐标的方法称为三角测量原理。
图１、4 立体视觉原理图一个完整的立体视觉系统通常由图像获取、摄像机标定、特征提取、立体匹配、深度确定和内插６部分组成。
由于它直截了当模拟了人类视觉的功能,能够在多种条件下灵活地测量物体的立体信息;而且通过采纳高精度的边缘提取技术,能够获得较高的空间地位精度(相对误差为1%～２％),因此在计算机被动测距中得到广泛应用。
但立体匹配始终是立体视觉中最重要的也是最困难的问题,其有效性有赖于三个问题的解决,即选择正确的匹配特征,特征间的本质属性及建立能正确匹配所选特征的稳定算法。
尽管已提出了大量各具特色的匹配算法,但场景中光照、物体的几何形状与物理性质、摄像机特性、噪声干扰和畸变等诸多因素影响,至今仍未有特别好地解决。
利用图像平面上将物体与背影分割开来的遮挡轮廓信息来重构表面,称为遮挡轮廓恢复形状,其原理如图１、5中所示、将视点与物体的遮挡轮廓线相连,即可构成一个视锥体。
当从不同的视点观察时,就会形成多个视锥体,物体一定位于这些视锥体的共同交集内。
因此,通过体相交法,将各个视锥体相交便得到了物体的三维模型。
图１、5 体相交法原理遮挡轮廓恢复形状方法通常由相机标定、遮挡轮廓提取以及物体与轮廓间的投影相交三个步骤完成,而且遮挡轮廓恢复形状方法在实现时仅涉及基本的矩阵运算,因此具有运算速度快、计算过程稳定、可获得物体表面致密点集的优点。
缺点是精度较低,难以达到工程实用的要求,目前多用于计算机动画、虚拟现实模型、网上展示等场合,而且该方法无法应用于某些具有凹陷表面的物体、如美国Imｍersｉoｎ公司开发了Lｉｇhtscrｉbe系统,该系统由摄像头、背景屏幕、旋转平台及软件系统组成。
首先对放置在自动旋转平台上的物体进行摄像,将摄得的图像输入软件后利用体相交技术可自动生成物体的三维模型,但关于物体表面的一些局部细节和凹陷区域,该系统还需要结合主动式的激光扫描进行细化。
随着主动测距手段的日趋成熟,在条件允许的情况下,工程应用更多使用的是主动视觉方法。
主动视觉是指测量系统向被测物体投射出特别的结构光,通过扫描、编码或调制,结合立体视觉技术来获得被测物体的三维信息。
关于平坦的、无明显灰度、纹理或形状变化的表面区域,用结构光可形成明亮的条纹,作为一种“人工特征”施加到物体表面,从而方便图像的分析和处理。
依照不同的原理,应用较为成熟的主动视觉方法又可分为激光三角法和投影栅法两类。
激光三角法是目前最成熟,也是目前应用最广泛的一种主动式方法、激光扫描的原理如图1、６所示、由激光发出的光束,经过一组改变方向的反射镜组成的扫描装置变向后,投射到被测物体上。
摄像机固定在某个视点上观察物体表面的漫射点,图中激光束的方向角α和摄像机与反射镜间的基线位置是已知的,β可由焦距f和成像点的位置确定、因此,依照光源、物体表面反射点及摄像机成像点之间的三角关系,能够计算出表面反射点的三维坐标。
激光三角法的原理与立体视觉在本质上是一样的,不同之处是将立体视觉方法中的一个“眼睛”置换为光源,而且在物体空间中通过点、线或栅格形式的特定光源来标记特定的点,能够幸免立体视觉中对应点匹配的问题。
激光三角法具有测量速度快,而且可达到较高的精度(±0、05㎜)等优点,但存在的主要问题是对被测物体表面的粗糙度、漫反射率和倾角过于敏感,存在由遮挡造成的阴影效应,对突变的台阶和深孔结构容易产生数据丢失。
图１。
6 激光三角法原理在主动式方法中,除了激光以外,也能够采纳光栅或白光源投影。
投影光栅发的基本思想是把光栅投影到被测物体表面上,受到被测物体表面高度的调制,光栅投影线发生变形,变形光栅携带了物体表面的三维信息,通过解调变形的光栅影线,从而得到被测表面的高度信息,其原理如图1、7中所示。
入射光线P照射到参考平面上的A点,放上被测物体后,P照射到物体上的B 点,此时从图示方向观察,A点就移动到新的位置C点,距离AＣ就携带了物体表面的高度信息Z=h(ｘ,y),即高度受到了表面形状的调制。
依照不同的解调原理,就形成了诸如莫尔条纹法、傅里叶变换轮廓法和相位测量法等多种投影光栅的方法。
图1、７投影光栅法原理图投影光栅法的主要优点是测量范围大、速度快、成本低、且精度较高(±0、04㎜);缺点是只能测量表面起伏不大较平坦的物体,关于表面变化剧烈的物体,在陡峭处往往会发生相位突变,使测量精度大大降低。
总的来说,精度与速度是数字化方法最基本的指标、数字化方法的精度决定了CAD模型的精度及反求的质量,测量速度也在特别大程度上影响着反求过程的快慢。
目前,常用的各种方法在这两方面各有优缺点,且有一定的适用范围,因此在应用是应依照被测物体的特点及对测量精度的要求来选择对应的测量方法。
在接触式测量方法中,CＭＭ是应用最广泛的一种测量设备;而在非接触式测量方法中,结构光法被认为是目前最成熟的三维形状测量方法,在工业界广泛应用,德国GＯM公司研发的ＡTOS测量系统及Ｓteｉnbｉcher公司的EＴ测量系统都是这种方法的典型代表、表1、1对CＭＭ与激光扫描数字化测量方法进行了全面比较,从表中能够清楚的看出,每一种测量方法都有其优势与不足,在实际测量中,两种测量技术的结合将能够为逆向工程带来特别好的弹性,有助于逆向工程的进行。
表1、１三坐标测量和激光扫描测量优缺点比较目前,除了充分发挥现有数字化方法的特点与优势外,一个重要的研究方向就是以传感器规划和信息融合为基础,开发多种数字化方法的联合使用方法与集成系统,其中CMＭ与视觉方法的集成由于在测量速度,精度与物理特性等方面具有较强的互补性,是目前最具有发展前景的集成数字方法。
但如何提高集成过程中的自动化、智能化程度,以下一些关键问题值得进一步研究:(1)基于视觉技术的边界轮廓和物体特征的识别方法;(2)CＭM智能化测量技术;(3)高效的多传感器数据融合方法;(４)考虑后续的模型重建的要求,数字化过程与表面重构的集成化研究、1。
3。
２ＣAD建模技术产品的三维ＣAD建模是指从一个已有的物理模型或者实物零件产生出相应的ＣＡD模型的过程,包括物体离散数据点的网格化、特征提取、表面分片和曲面生成等,是整个逆向过程中最关键、最复杂的一环,也为后续的工程分析、创新设计和加工制造等应用提供数学模型支持。
其内容涉及计算机、图像处理、图形学、计算几何、测量和数控加工等众多交叉学科和工程领域,是国内外学术界,尤其是CＡD／CAM领域广泛关注的热点和难度问题。
在实际的产品中,只由一张曲面构成的情况不多,产品往往有多张曲面混合而成。
由于组成曲面类型不同,因此,CAD模型重建的一般步骤:先依照几何特征对点云数据进行分割,然后分别对各个曲面片进行拟合,再通过曲面的过渡、相交、裁剪、倒圆、等手段,将多个曲面“缝合”成一个整体,即重建的ＣＡD模型、在逆向工程应用初期,由于没有专用的逆向软件,只能选择一些正向的CAD 系统来完成模型的重建;后来,为满足复杂曲面重建的要求,一些软件商在其传统CAD系统里集成了逆向造型模块,如Ｐro／Scan－tools、Poｉｎt Cloudy等;而伴随着逆向工程及其相关技术理论研究的深入进行及其成果商业应用的广泛展开,大量的商业化专用逆向工程CAD建模系统不断涌现。
