第二章反求工程测量系统

针对一现有的样品，利用3D数字化测量仪器准确、快速 地将其轮廓坐标量得，并加以构建曲面，编辑修改后，传至 一般的CAD/CAM系统，再由CAM产生刀具的NC加工路径送 至CNC加工机械制作所需的模具，或者送到快速成型机（RP） 将样品制作出来。这一过程称为反求工程。
其流程图如下：
样品
3D 扫描
资料 处理
实物原型的数字化技术
七、超声波断层法测量技术 对超声波而言，不同的介质有它特定 的声阻抗和衰减特性，当超声波脉冲 到达被测物体时，其在两种介质边界 表面会发生回波反射，通过测量回波 与零点脉冲的时间间隔，即可计算出 各面到零点回波的距离，利用这些特 征便可对物体进行断层数字化测量。
实物原型的数字化技术
3。点云处理软件：滤杂讯、曲线曲面重构、曲面修改、插补 4。CAD/CAM软件：PC级CAD/CAM系统 5。CNC机械：进行模具加工制造 6。快速成型机：SLS、LOM、SLA等
1.3反求工程的关键技术



反求工程包括实物表面三维坐标数据的测量技术(即实物原 型的数字化技术)和CAD模型重建两个关键的技术。 原型数字化技术是指通过坐标测量机(Coordinate Measuring Machine,简称CMM)或激光扫描器等测量装置 获取零件原型表面点三维坐标值的过程。通过测量实物表 面特征点，记录下反映实物外形的特征数据，实现实物模 型的数字化离散。一般测量装置仅能获取原型表面点的坐 标值(x,y,z)经过特殊设计的测量装置和测头系统还可以获 取表面点处原型表面的法矢方向。 CAD模型重建是指在原型数字化所获得的测量坐标点的基 础上，应用计算机辅助几何设计(Computer Aided Geometric Design,简称CAGD)的有关技术，构造原型CAD 模型的过程。一般包括数据点的预处理、特征线的提取、 曲面生成、曲面光顺、CAD模型生成等过程。

逆向工程分类
从广义讲，逆向工程可分以下三类。
(1)实物逆向：顾名思义，它是在已有实物条件下，通过试验、测绘和分 折。提出再创造的关键；其中包括功能逆向、性能逆向、方案、结构、材质、 精度、使用规范等多方面的逆向。实物逆向对象可以是整机、部件、组件和 零件。 (2)软件逆向：产品样本、技术文件、设计书、使用说明书、图纸、有关 规范和标准、管理规范和质量保证手册等均称为技术软件。软件逆向中有三 类情况：1)既有实物，又有全套技术软件；2)有实物而无技术软件；3)无实 物，仅有全套或部分技术软件。 (3)影像逆向：无实物，无技术软件，仅有产品相片、图片、广告介绍、 参观印象和影视画面等，要从其中去构思、想象来逆向，称为影像逆向，这 是逆向对象中难度最大的。影像逆向本身就是创新过程。目前还未形成成熟 的技术。一般要利用透视变换和透视投影．形成不同透视图，从外形、尺寸、 比例和专业知识，去琢磨其功能和性能，进而分析其内部可能的结构。
正向工程:从高层抽象和独立于实现的逻辑设计到一个系统的物理实现的传 统开发过程。 逆向工程:分析目标系统，认定系统的构件及其交互关系，并且通过高层抽 象或其它形式来展现目标系统的过程。
c)再文档:主要是在同一抽象层次做语义等价描述，实际上是逆向工程的 一种简单形式; d)设计再现:利用领域知识和外部信息在较高抽象层次产生系统的等价描 述，这样要使用除了源代码外的很多信息; e)重构:在同一抽象层次把系统从一种表示方式转换到另一种表示方式， 一个重要方面是新系统和原始系统的语义行为应该一样，而且功能也不 能变; f)再工程:目的是研究系统，产生较高抽象层次描述，增加新功能到这个描 述，使用正向工程技术在原始系统的基础上开发一个新系统。
逆向工程，有的人也叫反求工程、反向工程(Reverse Engineering,RE)， 是20世纪80年代末期发展起来的一项先进制造技术，是以产品及设备的实 物、软件（图样、程序及技术文件等）或影像（图片、照片等）为研究对 象，反求出初始的设计意图。简单地说，就是指用一定的测量手段对实物 或模型进行测量,根据测量数据通过三维几何建模方法重构实物的CAD模型 的过程,是一个从样品生成产品数字化信息模型,并在此基础上进行产品设计 开发及生产的全过程。 在软件工程领域，迄今为止没有统一的逆向工程定义。较为通用的是Elliot Chikafsky和Cross在文献中定义的逆向工程的相关术语。

图2
入射光线 P 照射到参考平面上的 A 点 , 放上被 测物体后 , P 照射到被测物体上的 D 点 , 此时从图示 方向观察 , A 点就移到新的位置 C 点 , 距离 A C 就携 带了高度信息 Z = h( x , y ) 。 立体视觉三维 测量法[ 3] 。常用 的三维测 量技
图1
本系统采用臂旋转的方式进行测量, 步进电机 驱动回转臂作步距为 1#/ 40ms 的转动, 激光脉冲调 制电路在每个电 视祯的起始位置发出 2ms 宽的电 脉冲信号用于 LD 驱动。计算机读取每行光斑中心 位置计数器的值 , 利用奇偶场间的空闲时间来处理 256 行的记数值并进行高度转换 , 测量一条线仅需 40ms, 测完一周共需 15s。测完一周后 , 计算机自动 生成数据文件, 用于数据处理、 数据的三维表面拟合 表1
可得被测点 P 的坐标为 [ bu / ( f cot - u ) , bv / ( f cot - u) , bf / ( f cot - u) ] 。
图 4 模型正在测量
图3
2 点数据测量 对发动机缸盖零件内型面硅橡胶模型翻制并处 理后就可以使用智泰公司的 LSH600 三维激光测量 仪进行点数据测量。由于该模型的特征完全分布在 连续相隔 90#的方向上 , 所以采用转轴每旋转 90#一 次的三次平面扫描来进行点数据测量( 图 4) 。 3 点数据的处理 为了对复杂内型面的发动机缸盖测量数据的完
主要三维扫描方法的特点
速度 慢 快 能否测内 部轮廓 否 否 形状限制 无 表面变化 不能过陡 表面不能 过于光滑 无 无 材料限制 无 无 成本 高 低
激光三角形法 CT 扫描和核磁 共振法 自动断层扫描仪法
快
否
无
较高

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。