逆向工程技术论文
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《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,从而获取其设计原理、制造工艺、技术参数等关键信息的技术。
随着科技的不断进步,逆向工程技术已经成为产品创新、技术升级和市场竞争的重要手段。
本文将就逆向工程技术的原理、方法及其在工程领域的应用进行详细探讨。
二、逆向工程技术的原理与方法1. 逆向工程技术的原理逆向工程技术基于对已有产品或系统的逆向分析,通过获取其结构、性能、功能等关键信息,进行反向推导,从而掌握其设计原理、制造工艺和技术参数。
这一过程需要借助多种技术手段,如物理测量、化学分析、计算机辅助设计等。
2. 逆向工程的方法(1)物理测量法:通过使用各种测量设备,如三坐标测量机、激光扫描仪等,对产品进行尺寸测量和形状分析。
(2)化学分析法:通过对产品材料进行化学成分分析和组织结构分析,了解材料的性能和制备工艺。
(3)计算机辅助设计法:利用计算机辅助设计软件对测量和化学分析结果进行建模和仿真,获取产品的设计原理和制造工艺。
三、逆向工程技术在工程领域的应用1. 产品创新与优化逆向工程技术可以用于产品的创新与优化。
通过对已有产品的结构、性能、功能等进行深入分析,可以获取其设计原理和制造工艺,从而为新产品的设计和优化提供参考。
此外,逆向工程技术还可以用于对复杂产品的快速原型制作,缩短产品研发周期。
2. 技术升级与改造逆向工程技术可以用于技术升级与改造。
对于一些老旧设备或生产线,通过逆向工程技术获取其关键技术和制造工艺,可以对其进行技术升级和改造,提高其性能和效率。
此外,逆向工程技术还可以用于对一些复杂设备的维修和维护,降低维修成本和时间。
3. 知识产权保护与侵权调查逆向工程技术还可以用于知识产权保护与侵权调查。
通过对疑似侵权产品的分析,可以获取其设计原理和制造工艺,从而判断其是否侵犯了原产品的知识产权。
此外,逆向工程技术还可以用于对产品进行反伪造和溯源,保护消费者的权益。
《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,从而获取其设计原理、制造工艺、技术参数等关键信息,最终达到创新设计和优化再制造的目的的技术手段。
逆向工程技术在现代工业领域具有广泛应用,尤其是在复杂系统或关键技术的解析和二次开发方面具有重要作用。
本文将对逆向工程技术的原理及过程、技术应用,以及在工程中的应用等方面进行深入研究。
二、逆向工程技术的原理及过程逆向工程技术主要基于产品或系统的实物或数据模型,通过一系列的技术手段,如测量、分析、解析等,获取其设计原理和制造工艺。
具体过程如下:1. 实物或数据模型获取:通过非接触式或接触式测量设备,获取产品或系统的几何形状、尺寸等关键信息。
2. 数据处理与分析:对获取的数据进行处理和分析,提取出产品的结构特征、工艺参数等关键信息。
3. 逆向建模:根据分析结果,建立产品的三维模型或二维图纸等设计文件。
4. 优化再设计:在逆向建模的基础上,进行优化再设计,提高产品的性能、降低成本等。
三、逆向工程技术的应用逆向工程技术广泛应用于机械制造、汽车制造、航空航天、医疗设备、电子设备等领域。
具体应用包括:1. 产品复原与仿制:通过对已有产品进行逆向分析,获取其设计原理和制造工艺,实现产品的复原与仿制。
2. 技术创新与优化:通过对产品进行逆向分析和优化再设计,提高产品的性能、降低成本等,实现技术创新与优化。
3. 故障诊断与维修:通过对故障产品进行逆向分析,找出故障原因和损坏部位,为故障诊断与维修提供依据。
四、逆向工程在工程中的应用实例以汽车制造业为例,逆向工程技术被广泛应用于汽车设计和制造过程中。
通过对竞品的逆向分析,可以获取竞品的设计原理和制造工艺,为新产品的设计和开发提供参考。
同时,通过对汽车零部件的逆向分析和优化再设计,可以提高零部件的性能、降低成本等。
此外,在汽车故障诊断与维修过程中,逆向工程技术也发挥着重要作用,可以帮助技术人员快速找出故障原因和损坏部位,提高维修效率。
逆向工程技术与应用Reverse Engineering Technology and Application摘要:文章综合介绍了逆向工程技术基本概念,重点分析了逆向工程技术过程,包括数据读入、数据预处理、特征提取、模型优化与再设计,其中表面数字化和三维CAD建模是逆向工程中的关键技术,指出了应用领域,并给出了实际应用的案例。
关键词:逆向工程特征优化再设计Abstract:The paper outlines the basic conception of Reverse technique, especiall the analysis of the technique process,including data capture,data preprocessing,feature extraction, model optimization and re-designing.Suface digitization and 3D CAD modeling are two key techniques in reverse engineering.Then introduce the application realm of reverse engineering technology and give an example.Key words:reverse engineering feature optimization re-design1 引言新产品开发是企业确保市场竞争优势、维持企业生存及成长的重要机能。
特别是面对产品更新换代加快.某些产品的市场寿命已经比新产品开发周期更短的环境.保持不断地推出适销对路的新产品.是企业能够在市场竞争中取胜的基础。
逆向工程技术(reverse engineering.RE)是相向工程技术而言的。
也称为反求工程技术[]1。
它是近年来发展起来的一种产品数字开发方法.它的出现极大地缩短了产品的开发周期。
浅谈逆向工程技术发展趋势及应用李佩鸿(安徽理工大学机械工程学院,安徽淮南 232001)摘要:为适应先进制造技术的发展,越来越多的产品需要一体化的解决方案,即从样品一数据一产品,逆向工程技术的运用使得产品的异形曲面快速完成数字建模,加快了新产品问世的步伐,提高了产品的外观新颖性、复杂性及制造精度,并大大降低了产品研制开发的成本。
逆向工程是专门为制造业提供了一个全新、高效的重构手段,实现从实际物体到几何模型的转换,成为现代企业开发新产品的重要设计手段。
关键词:逆向工程数字建模加快步伐降低成本Abstract:Adapting to the development of advanced manufacturing technology, more and more products need integration solution, that is, from sample and data to products. The use of reverse engineering technology to make products of special-shaped surface quickly complete digital modeling, speed up new products, improve the appearance of novelty, complexity and manufacturing precision of the products, and greatly reduce the cost of the product research and development. Reverse engineering is dedicated to providing a new and efficient means of refactoring for manufacturing, implementing transformation from real objects to geometric model,and have become the important means of design to develop new products of modern enterprises.Key words:The reverse engineering Digital modeling Speed up Reduce the cost0 引言传统的设计都是通过工程师创造性的劳动,从市场的需求出发,在概念设计的基础上进行总体及零部件的设计,制订工艺规程并设计就夹具,完成加工和装配,再对产品进行检验和性能测试,将一个未知的设计理念变成产品。
目录摘要 (1)第一章绪论 (5)1.1逆向工程简介 (5)1.1.1逆向工程的概念 (5)1.1.2逆向工程的现状及应用 (6)1.1.3逆向工程的一般步骤 (9)1.2测量工具ATOSⅠ介绍 (10)1.3软件Pro/E介绍 (13)1.4CATIA软件介绍 (16)1.5本课题的意义和内容 (19)第二章逆向工程中的测量技术 (19)2.1测量方式 (20)2.2零件扫描过程 (22)2.3本章小结 (25)第三章逆向工程的后处理及三维建模 (26)3.1逆向工程的后处理 (26)3.1.1逆向工程后处理的要求 (26)3.1.2曲线与曲面的连续性 (27)3.1.3曲线的拟合 (27)3.1.4曲线的构建 (28)3.1.5点数据处理 (29)3.1.6曲线的构建和分析 (31)3.1.7曲面构建与分析 (33)3.2基于CATIA软件下逆向后处理 (36)3.2.1 CATIA曲面重构工具介绍 (36)3.2.2平面特征 (38)3.3曲面重构具体过程[4][5][6] (38)3.5曲率分析 (47)3.4本章小结 (49)第四章基于Pro/E的玩具汽车结构设计及虚拟装配 (50)4.1 各个零部件的设计 (50)4.1.1规则实体重构方法 (50)4.1.2零件设计的一般步骤 (50)4.2虚拟装配 (56)4.3本章小结 (61)第五章结论 (61)参考文献 (63)致谢 (65)摘要逆向工程技术是数字化与快速响应制造大趋势下的一项重要技术,是CAD领域中一个相对独立的范畴。
逆向工程是一项开拓性、综合性、实用性较强的技术,逐渐成为产品开发中不可或缺的一环。
逆向工程能够提高设计精度,获得较高的模型质量,缩短设计和制造周期,具有广阔的应用前景,因此受到各国工业界和学术界的高度重视。
本文研究了逆向工程的关键技术,并应用于玩具车覆盖件的模型重建。
逆向工程的关键技术包括:数据获取、数据处理和模型重建。
《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(Reverse Engineering Technology)在当代的制造业中占据了举足轻重的地位。
这项技术涉及到产品的反求设计和创新设计过程,是对原始产品设计的一种深入分析。
其研究涉及面广,包括了物理学、计算机技术、化学以及众多相关学科,应用场景多样,对工程领域有着深远的影响。
本文将就逆向工程技术的相关概念、原理以及在工程应用中的实际作用进行探讨。
二、逆向工程技术的定义与原理逆向工程技术是一种利用现有产品或服务,通过一系列的技术手段和工艺流程,对其进行结构、性能、功能等属性的研究,并最终达到反求其设计思路、原理和制造方法的目的。
其基本原理包括产品拆解、数据采集、数据处理、模型重构等步骤。
1. 产品拆解:对产品进行物理或化学的分解,以便于后续的数据采集和分析。
2. 数据采集:利用各种测量设备和技术,如三维扫描仪、CT 扫描等,获取产品的几何形状、尺寸等数据。
3. 数据处理:对采集的数据进行清洗、修正和优化,为后续的模型重构提供基础。
4. 模型重构:根据处理后的数据,建立产品的三维模型,进而分析其设计原理和制造方法。
三、逆向工程技术在工程应用中的作用逆向工程技术被广泛应用于汽车、机械、航空等工程领域。
以下是逆向工程技术在工程应用中的具体作用:1. 产品复制:对原产品进行反求,从而实现对产品的完全复制,达到高仿真的效果。
这在汽车行业尤为常见,对于零部件的制造和改进有重要的价值。
2. 故障诊断:通过对已出现故障的产品进行逆向分析,可以快速找到故障的原因和位置,从而采取相应的维修措施。
3. 产品改进:在了解原产品设计原理和制造方法的基础上,可以进行产品的优化和改进,提高产品的性能和质量。
4. 创新设计:逆向工程技术不仅可以帮助我们理解和学习原产品的设计思路和制造方法,还可以为创新设计提供灵感和思路。
通过对不同产品的特点和优势进行综合分析,可以设计出更具创新性和竞争力的新产品。
三维逆向工程2013-3014第二学期论文题目:三维逆向工程技术在机械创新设计中的应用班级11机械制造姓名学号基于逆向工程的机械设计问题探讨1.逆向工程的概念逆向工程也叫反求工程、反向工程,是相对于传统的从概念、图样到制造出产品的设计制造顺序来说的。
它主要是指以实物原型为研究对象,通过现代测量设备对实物原型进行测量,得到其“点云”数据,再以“点云”数据为依据进行逆向CAD图形设计3D模型重建,利用CAM 技术加工制造,对实物原型进行仿制、改进、创新的全过程总称,是一个系统工程。
它用途广泛,涉及的技术主要有现代精密测量技术、数据处理技术、数字化技术、CAD技术、CAM技术等。
利用逆向工程技术仿制机械零件的几何结构形状的基本操作步骤是:几何信息的采集→逆向CAD图形设计3D实体模型重建→CAM数控编程自动加工制造。
2.基于逆向工程技术的机械设计方案2.1反求产品设计思想。
了解产品设计的指导思想是分析产品设计的重要前提,是明确二次设计要求的关键。
某些机械产品以扩展功能、降低成本提高市切竞争能力;另一些则以携带方便、使用灵活为追求目标;现代设计理念侧重体现可持续发展、节能、环保、绿色设计、人性化设计。
2.2原理方案分析。
机械产品的原理方案是功能的保证。
探索原设计的工作原理和机构组成特点,同时进一步研究实现同样功能的新的原理、解法是实现反求设计技术创新的重要步骤。
2.3结构分析。
零部件是功能的载体。
结构方式不同,对功能的保证措施也不同,随之带来的是产品特点也不同。
例如冷冲压模具设计中的弹性装置就可以采用弹簧与橡胶两种不同的弹性元件。
另外,满足同一执行动作,可以有不同的传动结构形式,如齿轮传动、液压传动等。
2.4材料分析。
同一零件,采用不同的材料及材料处理力式,对零件的功能、加工工艺、使用性有重要影响。
物理试验可以测定材料的各种物理性能和主要的力学性能,确定材料牌号及热处理方式。
立足本国资源,必要时选择适用的国产材料替代。
西南科技大学毕业设计(论文)题目名称:风扇叶片的非接触测量和三维建模研究年级:2004级■本科□专科学生学号:20045659学生姓名:都方军指导教师:乐莉学生单位:制造科学与工程学院技术职称:副教授学生专业:机械0408 教师单位:制造学院西南科技大学教务处制西南ug网 Ⅰ风扇叶片的非接触测量和三维建模研究摘要:随着计算机技术的迅速发展,计算机三维造型技术特别是逆向工程技术在工业上已经得到了广泛的应用。
为了解决风扇叶片难以精确测量的问题,本文研究了风扇叶片外形的逆向工程造型方法,并对逆向工程概念、方法进行系统的阐述。
通过光学扫描仪的非接触测量获取风扇叶片表面的云状数据,并利用Imageware和geomagic软件对测量数据进行处理,且基于NURBS曲面重构理论进行叶片造型表面重构,最终实现了风扇的曲面重构,产生风扇的三维模型及二维图。
与传统的正向设计方法相比,该方法提高了工作效率,缩短了新产品的开发周期。
关键词:逆向工程;非接触测量;点云;建模Fan Blade non-contact measurement and 3D ModelingAbstract:With the rapid development of computer technology, Three-dimensional computer modeling technology, especially the reverse engineering technology in the industry, has been widely used. Fan Blade difficult to solve the issue of accurate measurement, This paper studies the shape of the fan blade reverse engineering modeling method, And reverse engineering concepts, methods and systematic elaboration. By optical scanners access to the non-contact measurement of the fan blade surface cloud of data, with Imageware and geomagic, the measurement data is processed and NURBS surface reconstruction based on the theory blade shape surface reconstruction, The ultimate realization of a fan surface reconstruction, Being designed with the traditional method, The method improves the working efficiency, Shorten the development cycle of new products.Key words:Reverse Engineering; Non-contact measurement; Point Cloud; Modeling目录第1章绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 课题提出的背景及意义 (1)1.21 逆向工程在国内外研究状况 (1)1.22 逆向工程的原理及特点 (2)1.23 逆向工程的流程及应用领域 (3)1.24 课题的目的及意义 (5)1.3 研究内容 (5)第2章逆向工程软硬件设备及过程 (5)2.1 扫描设备 (5)2.2 点云处理软件 (8)2.3 曲面处理软件 (8)2.4 实体建模软件 (10)2.5 实体三维数据的扫描 (12)2.6 点云处理 (13)2.7 曲面重构 (14)2.8 实体建模 (19)2.9 后续加工处理 (20)第3章建立风扇叶片数模的具体步骤 (22)3.1 风扇叶片逆向开发的流程 (22)3.2 模型分析 (22)3.3 扫描 (22)3.4 点云数据处理 (34)3.4.1 清除噪点 (34)3.4.2 手动注册 (35)3.4.3 全局注册 (36)3.4.4 合并 (36)3.4.5 补洞 (37)3.4.6 边界优化 (37)3.4.7 简化数据及保存 (37)3.5 曲面造型 (38)3.5.1 对齐点云 (39)3.5.2 建立圆柱面 (40)3.5.3 建立球面 (40)3.5.4 建立球底面 (40)3.5.5 偏移球面及上下底面 (41)3.5.6 剪切中间凹槽及洞 (41)3.5.7 建立小圆柱及洞 (42)3.5.8 提取一个叶片及建立曲面 (42)3.5.9 偏移扇叶曲面并倒角 (43)3.5.10 建立另外2个叶片面 (43)3.5.11 数据转化导出通用格式 (44)3.6 实体造型 (44)3.6.1 数据导入 (45)3.6.2 曲面缝合及模型实体化 (46)3.6.3 产生风扇叶片的二维图 (46)结论 (48)参考文献 (53)致谢 (54)第1章绪论1.1 引言反求工程(Reverse Engineering)是根据现有实物模型的测量数据演绎出零件的设计概念和CAD模型,其目的就是消化吸收并改进国内外先进技术,快速赶上或超过世界先进生产技术水平、赢得市场竞争.作为近年来迅速发展的快速设计制造技术的重要分支,可大大缩短产品制造周期,因而在制造领域得到了广泛的应用。
逆向工程毕业论文(1)逆向工程毕业论文姓名 :班级 :学号 :导语:现代先进制造技术的发展,将实物的样件或模型转化为CAD数据模型,在利用快速成型系统、计算机辅助设计系统等对其进行数据处理,并不断的进行修改和优化设计这就是逆向工程技术。
逆向工程实现了从实际物体到几何建模的直接转换。
逆向工程技术涉及计算机图形学、计算机图像处理、微分几何、概率统计等学科。
一逆向工程技术定义逆向工程也称反求法、反求工程。
逆向工程技术与传统的产品正向设计方法不同。
它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,在此基础上对已有产品进行CAD重建,在根据需求进行设计和改进,是对已有产品设计的再设计和改进。
逆向工程的主要任务是将原始物理模型转化为工程设计概念或产品数字化模型。
实物或样件一三维测量数据一三维产品数模一产品的一体化开发。
设计中充分利用CAI)/CAE/CAM技术对已有的产品进行设计服务。
二逆向工程测量系统根据测量时测量头是否和零件接触,可按其测量方式分两大类。
2.1 接触式测量:故名思议,测量时测量针头测量时和零件接触取得数据。
根据使用的测头不同。
又可分为触发式和连续式。
接触式应用最为广泛的是三座标测量机。
它是20世纪6o年代发展来的新型高效精密测量仪器,是有很强柔性的大型测量设备。
2.2 非接触式测量:根据测量原理的不同,可分为三角形法、激光干涉法、激光衍射法、结构光法、计算机视觉法、超声波法和层析法、CT测量法、MRI测量法等。
三逆向工程技术流程3.1 数据采集:逆向工程是以一个物理零件或模型作为开始,进而决定下游工程。
通常采用三坐标测量机、激光三维扫描、结构光测量等装置来获取样件的三维数据点。
3-2 数据处理:包括点云处理、曲线处理、曲面处理、误差分析①点处理过程:主要包括多视点云的拼合、点云过滤、数据精简和点云分块等。
② 曲线处理过程:根据所要创建的曲线类型,曲线可以设计得与点的片段相同,让曲线更光滑;也可由已存在的点创建出曲面;检查和修改曲线,检查曲线与点或其它曲线的精确度、平滑度与连续的相关性在进行设计修改。
《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。
逆向工程技术论文
逆向工程又叫反求工程或反向工程,下面是小编为大家精心推荐的逆向工程技术论文,希望能够对您有所帮助。
逆向工程技术论文篇一
逆向工程技术及其应用
摘要:通过分析和研究逆向工程技术,提出了其关键技术为数据采集、数据预处理、数据分割、曲面重构和CAD模型建模,分析了逆向工程技术在产品设计中的应用,其能提高产品设计的准确性,大大缩短产品研发周期。
关键词:逆向工程数据采集曲面重构点云
0引言
在21世纪的今天,市场的产品变化很快,能不能很快制造出符合市场需要的商品是一个公司生存发展的关键。
但由于很多原因我们只能得到简单的实物模型,无法得到图纸和相关的产品数据。
因此就没有办法得到产品的数据尺寸,从而把极大地困难带给后续的制造技术和模具的制造。
从而就急需一种能通过先进技术对实体进行处理进而将样品制造出来的技术,而逆向工程正是在这种背景下应运而生。
1逆向工程概述
逆向工程又叫反求工程或反向工程,它是根据一个实物产品,通过三维数字化扫描仪精确快速的测量事物的轮廓坐标,再通过三维CAD曲面重建并修改后传递给一般地CAD/CAM系统,再通过CAM 编出刀具的程序传给CNC加工设备,从而制造相应的模具。
单地说,逆向工程就是根据已存在的产品样件模型,进行解剖、深化和再设计,反向推出产品设计数据的过程。
反向工程分为下面三类:
①实物反向:它是已经有了实物,经过测量和相关分析进而再生产。
它有性能逆向、功能逆向、结构、材料等各方面的反向。
而且这种反向的目标可以是一个整体可以是一部件也可以是一组件。
②软件反向:我们把产品的样本和设计书、产品的图纸和使用手册、相关的标准和质量保证文件等都叫做技术软件。
它分为以下三类:
有实物和全套技术软件的;只有全套技术软件的;只有实物的。
③影像反向:这种逆向没有技术软件也没有相关的实物,我们只能获得产品的一些广告图片和一些参观视频等,产品的研发人员只能根据这些资料去设计和构思产品,我们把这种反向叫做影像反向。
2逆向工程中的关键技术
逆向工程主要有数据的采集、数据的预处理、数据分割、曲面重构和CAD模型的建立等关键技术。
2.1 数据的采集
数据的采集首先是采用特殊的采集设备和特殊的采集方法测得产品轮廓的坐标数据,再把产品几何外形数字化。
它的基本原理是:把要测量的产品放在三维坐标扫描仪器中,从而得到扫描点的坐标数据,再根据这些坐标数据,最后经过计算机数据的处理,拟合形成采集元素,如圆、圆柱、圆锥、球、曲面等,经过数学计算得出其外形、位置公差及其它相关的几何量数据。
现有数据的采集方法主要有两种:
2.1.1 接触式数据采集:它包括触发式的数据采集、连续扫描式的数据采集、超声波法、磁场法等。
接触式的数据采集经常三坐通过三坐标丈量机,测量时可通过实物的特征和测量的要求选择测头和方向,确定测量点数和它的分布,进而确定测量的路径,有时要进行碰撞的检查。
接触式测量的测头与零件表面接触,测量速度很慢,测量后还要进行测头补偿,数据量很小,不可能真正的反映实体外形。
2.1.2 非接触式数据采集:这种采集方法主要依据光学原理,它包括结构光法、激光三角形法、图像分析法等。
非接触式数据的采集具有精度高和速度快的优点,可以避免因为接触压力以及测量摩擦力而产生的误差。
而且测头产生的光斑也可以做得很小,可以探测到一般机械测头很难测量的部位,最大限度地体现被测量表面的真实轮廓。
2.2 数据的预处理
因为测量设备的缺陷、测量的方法和零件的表面质量的影响,使得测量结果含有误差,特别对于边界和尖锐边的数据测量。
对原始数据预处理能够降低甚至消除误差对后面建模的影响。
预处理包括:去除误差的点、精简数据、多视点云对齐、提取特征以及数据的分块等。
2.2.1 去除误差点
误差点又叫失真点,它是由于测量设备的参数改变或者环境变化而造成的。
若是人工测量会产生操作误差,所以数据预处理关键是找出潜在的误差点。
在相同的一个截面扫描中,若一点和它邻近的偏差较大,我们就把这个点认为是一个误差点。
判别误差点方法有:直观检查法、角度判断法、曲线检测法等。
2.2.2 数据的精简
通过测量仪器获得的数据点云非常密集,含有很多的冗余数据,不可能直接用来构造曲面。
而且冗余的数据会浪费很多无效的运算开支进而大大降低几何建模速度。
精简数据就是删减原始的点云和压缩冗余的数据。
2.2.3 点云对齐
在反向工程中,有时要测的产品尺寸会大于设备测量范围,所以要从多个视角测量来获取产品表面的全部数据。
多视角测量就是把实物从不同角度装夹测量来获取实物的表面数据。
因为每次测量的点集是在不同的坐标系下测得,因此必须进行数据对齐处理使各个坐标系统一,我们把这叫做多视点云对齐。
2.2.4 特征提取与数据的分块
特征的提取最重要的是在测量数据中筛选出便于生成特征曲线和特征曲面的点,再用这些点去生成特征线和面。
而数据的分块是根据构成产品外形曲面的子曲面类型,再把属于同一个子曲面类型的数据分成一组。
再把全部的数据分成不同曲面类型的数据区域,进而分别拟合单个去面片最后用过曲面相交、裁剪、倒圆等方法从而把多个子曲面缝合成一个整体。
2.3 曲面的重构
曲面重构是根据数据采集的信息来恢复原始曲面几何模型,它是反向工程的重要阶段。
根据曲面重构的不同方法,它可分为:
2.3.1 基于曲线的曲面重建
这种方法的原理是以数据分割为基础在用测量的点坐标拟合出曲面的网络样条曲线,继而通过CAD/CAM系统提供的混合、放样、扫
掠等功能进行重建曲面模型,在使用求交、过渡、剪裁等方法把各光滑子曲面拼接成一整体曲面。
基于曲线的曲面重建是应用网格曲线来构造曲面,是规则形状产品的一种有效模型重构方法。
2.3.2 基于测量点的直接拟合
这种方法的原理是直接重构符合测量的拟合或插值曲面。
它分为曲面逼近和曲面插值,其中曲面逼近是构建一个曲面使之在某一条件下最接近测量点数据,而曲面插值是构建一个顺序通过测量点集的曲面。
这种方法可分为基于三边域的曲面重建和基于四边域的参数曲面重建。
3 逆向工程应用
在设计需要通过实验才能定型的产品模型时,我们就经常使用逆向工程的手段。
比如在汽车、航空、航天等领域,经常要通过风洞等实验来建立符合空气动力学等的要求产品模型。
然而这类产品大多是由复杂的曲面拼接而成。
我们借助反向工程可把产品转换成三维CAD 模型和模具。
而往往在模具行业中,通常需要反复的修改原始的设计模具型面。
把实物产品经过数据测量和处理使之产生和实际相符合的产品数字化模型,把模型进行修改后再进行加工这会大大的提高产品生产率。
所以逆向工程对于改型设计方面可发挥着正向设计不可替代的作用。
逆向工程在医学领域中,可以对人体外形测量,进行人体关节复制和制造假肢等功能。
也可用于修复或者复制坏损的艺术品、文物、或者缺乏供应的损坏零部件等。
4 结论
逆向工程是一种整合实用性、开拓性以及综合性于一体的技术,通过逆向工程对产品设计不仅能大大提高产品设计精确性而且能大大缩小产品开发的周期。
伴随着各种行业对快速创新产品的急需,逆向工程技术一定将发挥着广泛和不可替代的作用。
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