西南科技大学
学生实验报告
实验课程名称反求工程与快速制造
开课实验室反求工程与快速制造实验室
学院专业班级
学生姓名学号
开课时间至学年第学期
总成绩
教师签名
制造科学与工程学院制
《反求工程与快速制造》实验报告
开课实验室：反求工程与快速制造实验室年月日学院年级、专业、班姓名成绩
课程名称数字化设计与制造
实验项目
名称
反求工程与快速制造指导教师
一、实验目的
1、初步认识实物的反求工程与快速制造的高科技设备，如快速原型机、真空注型机等。
2、了解反求工程与快速制造的理论知识。
3、重点了解三维激光扫描仪的工作原理，熟悉3D FAMIL Y SCANNING machine结构及3D Scanning System的使用操作步骤。
二、实验原理
三维激光扫描仪可快速测得物体的轮廓几何数据，并加以建构、编辑、修改生成通用输出格式的曲面数字化模型，再送入通用CAD/CAM系统中，作进一步的处理，从而生成NC加工路径或RP 所需的模型截面轮廓数据，最后复制出实物或其原型。
三、使用仪器、材料
3D FAMILY SCANNING MACHINE
圆锥形凸台
四、实验步骤
1、开启3D FAMILY SCANNING MACHINE，打开控制软件3D Scanning System，简单的运行三坐标激光扫描仪的各个坐标。X、Y、Z轴的平动，绕Z轴的载物台的转动。
2、调试好后，将圆锥形凸台放到载物台上，设置软件的各个数据，开始扫描。
3、扫描结束后，等待一段时间，电脑处理完数据后，就生成一个圆锥形凸台的模型。
4、保存数据，关好电脑，实验结束。
五、实验过程记录
经过激光头扫描，两个接收头接收后将数据传给电脑，电脑经过一段时间的运算，最后电脑屏幕上显示出圆锥形凸台的外表轮廓模型。
由于设置的步长是1，所以模型由360根母线围绕而成。
六、实验结果分析
电脑上显示出圆锥形凸台的轮廓模型，
成功的实现了反求工程与快速制造的整个制造过程。
七、实验思考及建议
1、三维激光扫描仪只能扫描物体的外表轮廓，却不能扫描物体的内部。激光也对物体表面上的
有一些颜色不能扫描，如黑色。
2、本实验让我们真正的见识到了反求工程与快速制造的真实设备，经过一个实验的示范教学，
也让我么体会到了反求工程与快速制造科学的强大，真实的体会到了反求工程与快速制造科学对整个制造业的深远影响。
3、本实验的圆锥形凸台，设置的时候步长要越小越好，不然生成的模型不是由曲面组成的，而是由平面组成的，圆锥就变成了菱锥。
逆向工程也称反求工程，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CAD模型的过程。它改变了从图样到实物的传统设计模式，为产品的快速开发和创建设计提供了一条新途径。GEOMAGIC STUDIO 由美国RAINDROP公司出品，是逆向工程中应用最广泛的软件之一!利用 GEOMAGIC STUDIO可轻易根据实物零部件扫描所得的点云数据创建出完美的多边形模型和网格，并自动转换为NURBS曲面，生成准确的数字模型!软件的工作流程与逆向工程技术的工作流程大致相似,其工作流程为点数 据阶段———多边形阶段———成形阶段。点数据阶段主要测量的数据点进行预处理,在多边形阶段主要是通过对多边形的编辑的已达到拟合曲面所需要的的优化数据,成形阶段是根据前一阶段编辑的数据,自动识别特征、创建ＮＵＲＢＳ曲面。NURBS是Non-Uniform Rational B-Splines的缩写,意为非统一有理B样条。简单地说,NURBS造型总是由曲线和曲面来定义的,所以要在NURBS曲面上生成一条有棱角的边是很困难的。正因为如此,NURBS曲面特别适合做出各种复杂的曲面造型和表现特殊的效果,如人的面貌或流线型的跑车等。 1.点数据处理 扫描仪得到的数据会引入数据误差而且数据量庞大，为了后续工作方便准确进行需要去除数据中的坏点、减少噪音、平滑数据、分块数据整合对齐、在保证精度和特征的条件下进行数据精简。同时由于测量方法和测量设备的影响会出现数据缺口，这就需要对数据进行编辑来补齐数据。数据处理主要有一下几个方面： ●噪声过滤 ●数据光顺 ●数据精简 2.多边形处理阶段 多边形处理阶段是在点云数据封装后通过一系列技术处理得到完整的多边形数据模型，为曲面处理打下基础。 在多边形处理阶段首先要“创建流型”来删除模型中非流型的三角形数据，否则在后续处理中由于存在非流型的三角形而无法继续处理。对于片状的模型可以创建“打开”的流型，对于封闭的多边型模型可以创建“封闭”的流型!本例中叶片模型需要创建“封闭”的流型来删除非流型的三角形。 即使是不同的模型,对于点阶段和多边形阶段的操作都相类似,以上涉及的命令在任何模型点云的处理过程中几乎都会用到。一般情况下,多边形阶段编辑的好坏将决定最终曲面质量的好坏,因为多边形阶段的编辑结果直接进入下一个阶段:成形阶段。 将经过综合处理的点云用Polygon Mesh(多边形网格)进行封装。操作如下,点击Points(点)——Wrap(封装),点击Surface(曲面)选项,点击OK(确定)即得到初始三角网格曲面。多边形处理阶段即是在此基础上进行后续的修饰处理,具体的操作包括: a.孔洞修补。由于扫描过程中在标记处或者点云缺失处存在三角面的孔洞，需要对其进行修补以获得完整的曲面。孔的填充方法有三种: 部孔、边界孔和搭桥。针对模型中不同类型的孔，合理选择填充方法; 另外，对于边界比较杂乱的孔，可采取“先删后补”的方法使曲面模型更加光滑。用边界选择工具将边界上的三角面选中并删除,直到孔洞周边的三角面无翘曲、曲率基本一致。选取“基于曲率填充”选项进行修补,可获得近乎无痕迹的修补效果。某些部位虽无孔洞但三角面杂乱,也可以删掉杂乱三角形再进行修补。 b.去除毛刺。质量不好的点云重叠在一起,得到的三角网格曲面比较粗糙,需要进行光顺处理,以保证曲面质量。操作如下,点击Polygons(多边形)——Remove Spikes(去除毛刺),
机械零部件逆向工程设计认知 与操作实验 学院（部）：机械工程学院 专业班级： 学生姓名： 指导教师：陈清华陈加胜 2013年 6 月25日
机械零部件逆向工程设计认知与操作实验 一、实验认知 1.概念解释 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下，直接从成品的分析，推导出产品的设计原理。 逆向工程可能会被误认为是对知识产权的严重侵害，但是在实际应用上，反而可能会保护知识产权所有者。例如在集成电路领域，如果怀疑某公司侵犯知识产权，可以用逆向工程技术来寻找证据。其工作流程图如下： 图1 逆向工程的工作流程 2.逆向工程的应用领域 逆向工程技术已成为联系新产品开发过程中各种先进技术的纽带，并成为实现新产品快速开发的重要技术手段。一般来说，逆向工程包括形状反求、工艺反求和材料反求等几个方面。在机械领域的实际应用中，主要包括以下几个方面： ①对已有零件的复制，再现原产品的设计意图； ②当原始设计不可得时，用于对已有产品的改型或仿型设计； ③在设备维修中对个别损坏或磨损零件的复制； ④在美学设计特别重要的领域，通常采用真实比例的木制或泥塑模型来评估设计的美学效果，再通过逆向工程进行设计； ⑤当设计需要实验才能定型的工件模型时，通常采用逆向工程的方法，例如，在航天航空领域，为了满足空气动力学等要求，需要进行风洞实验的产品模型； ⑥数字化模型的检测，如检验产品的变形分析、焊接质量以及零件实物与CAD 模型的比较等。 二、实验操作 1.实验仪器介绍 逆向工程能在拥有现有物理部件之上，利用激光扫描仪、结构光源转换仪或射线断层成样品 3D 点数据 测量 点数据 处理 CAD 曲面创建 CAD 曲面造型 由CAD 生成NC 程序 由CAD 生成STL 文件 模具NC 生成 快速成型 制造 模具 成型 批量加工
实验一：逆向工程技术实验三维测量操作 一、实验目的 了解逆向工程的基本原理和工作流程，初步掌握使用柔性关节臂式三坐标扫描仪系统对样件进行测量的方法，并了解利用测量所得的数据进行三维重构的过程。 二、实验的主要内容 样件外形测量与三维重构。 三、实验设备和工具 柔性关节臂式三坐标扫描系统 装有IMAGEWARE软件的计算机 四、实验原理 1、三维测量的方法简介 不同的测量对象和测量目的，决定了测量过程和测量方法的不同。 2、非接触式测量的三角测量原理 激光探头的测量原理目前均以三角法为主。如下图所示，激光由激光二氧化碳激光发生器产生，经聚光透镜（F1）投射到工件表面，由于光束反射作用，部份光源经固定透镜（F2）聚焦后投射在光传感器（D）上。当物体沿y方向上下运动或者探头沿y方向移动，其散射光投射在光传感器的位置（X）亦将改变。 2、柔性关节臂式三坐标扫描仪系统简介 柔性关节臂式三坐标扫描仪系统由柔性关节臂式（FARO）三坐标测量机和Kreon激光扫描系统构成。 Kreon激光扫描系统是基于激光截面三角测量的原理，对工件表面进行非接触式的扫描，在激光线条上采集非常密集的数字化(坐标)点，通过与电子控制器(ECU)的连接，记录激光线与工件相交的位置。摄像机摄取激光线位置获得立体影像，ECU电子控制器对每条激光线条上所记录的600个坐标点在Z轴方向的位置，以初始校正时所记录的绝对零位为依据作重复计算。 3、三坐标测量技术在逆向工程上的应用 测量数据的三维实体重构是目前逆向工程领域研究的“瓶颈”，实际应用中，因原始数据的获取方式、三维重构支撑环境、三维重构方法和目标不同，其理论依据、技术路线、算法和工作内容有较大差异。 数据压缩、曲线曲面的光顺处理噪声去除、数据匀化数据预处理曲面重构特征提取与数据分块 五、实验方法和步骤 1、Kreon激光扫描系统数据处理”-->“SELECT MACHINE”，在对话框中选“FARO Arm.par”，按OK，跟着会出现一个读取ECU的进程。 “Services”-->“Positioning” 将工件放在台面上使扫描头能扫到所有要扫的面。被扫工件应先喷上显像剂 Digitization --> Add digitization：Name(Path) 按Run digitization定义步距、频率等 按Record开始扫描，一个方向扫完后，可用Face检查，未扫到部分再换方向局部补扫。将已扫的结果点云过滤。 将结果输出，保存为逆向工程软件所用的格式文件。 2、在逆向工程软件中处理测量所得的数据，并进行曲面重构，得到计算机三维模型，最后在三维CAD软件中完成样件的三维造型设计。
3D打印实验报告 姓名： _____________________ 学号： _____________________ 指导老师： __________________ XXXX 大学XXXX 学院 20XX年1月 一、实验目的 1.学习并了解3D打印方法的原理。 2.学会3D打印的方法并能制造出产品。 二、实验内容及原理 3D打印是一种通过材料逐层添加制造三维物体的变革性、数字化增材制造技术，它将信息、材料、生物、控制等技术融合渗透，将对未来制造业生产模式与人类生活方式产生重要影响。目前3D打印机主要采用两种技术，第一种是通过沉积原材料制造物体，第二种是通过黏合原材料制造物体。 第一种我们称之为“选择性沉积打印机”一一将原材料沉积为层，这类打印机通过打印头注射、喷洒或挤压液体、胶状物或粉末状的原材料。家庭或办公室应用的通常是沉积型3D打印机，这是因为激光或工业热风枪相对来说容易产生危险。 第二种是将原材料黏合在一起的打印机通常是利用激光或在原材料中加入某种黏合剂来实现，这类打印机被称作“选择性黏合打印机”一一利用热或光固化粉末或光敏聚合物。 3D打印机可以打印自己设计的模型，也可以打印通过逆向工程技术获得的物体模型，该技术的核心内容是根据测量数据建立实物或样件的数字化模型。零件的数字化是通过特定 的测量设备和测量方法获取零件表面离散点的几何坐标数据，在这基础上进行复杂曲面的建模、评价、改进和制造。常见的测量技术主要有接触式测量和和光学测量。这里主要介绍光学测量中的结构光测量法。 结构光测量法是将一定图案的光投影到物体表面上，从而增强物体表面各点之间的可区分性，降低图像点对匹配的难度，提高匹配算法的精度和可靠性。如图是结构光双目测量系
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
课程实验报告课程名称：计算机系统基础 专业班级： 学号： 姓名： 指导教师： 报告日期：年月日 计算机科学与技术学院
目录 实验1： (1) 实验2： (7) 实验3： (24) 实验总结 (34)
实验1：数据表示 1.1 实验概述 实验目的：更好地熟悉和掌握计算机中整数和浮点数的二进制编码表示。 实验目标：加深对数据二进制编码表示的了解。 实验要求：使用有限类型和数量的运算操作实现一组给定功能的函数。 实验语言：c。 实验环境：linux 1.2 实验内容 需要完成bits.c中下列函数功能，具体分为三大类：位操作、补码运算和浮点数操作。 1）位操作 表1列出了bits.c中一组操作和测试位组的函数。其中，“级别”栏指出各函数的难度等级（对应于该函数的实验分值），“功能”栏给出函数应实现的输出（即功能），“约束条件”栏指出你的函数实现必须满足的编码规则（具体请查看bits.c中相应函数注释），“最多操作符数量”指出你的函数实现中允许使用的操作符的最大数量。 你也可参考tests.c中对应的测试函数来了解所需实现的功能，但是注意这些测试函数并不满足目标函数必须遵循的编码约束条件，只能用做关于目标函数正确行为的参考。 表1 位操作题目列表
2）补码运算 表2列出了bits.c中一组使用整数的补码表示的函数。可参考bits.c中注释说明和tests.c中对应的测试函数了解其更多具体信息。 表2 补码运算题目列表 3）浮点数操作 表3列出了bits.c中一组浮点数二进制表示的操作函数。可参考bits.c中注释说明和tests.c中对应的测试函数了解其更多具体信息。注意float_abs的输入参数和返回结果（以及float_f2i函数的输入参数）均为unsigned int类型，但应作为单精度浮点数解释其32 bit二进制表示对应的值。 表3 浮点数操作题目列表
反求工程 摘要：本文详细介绍了反求工程的含义、方法、发展等情况，对于反求工程的应用以及涉及到知识产权的问题也一并作了概述。从一个较高的层面全面的介绍反求工程，注重对概念及思想、理论的探索，而不是直接的方法论。从某种意义上讲，这应该是一篇介绍反求工程的文章，不论是对其意义还是对其方法都作了概述，指引读者向着更深的层次前进。 关键词：反求工程技术创新 Abstract: This paper introduces the meaning of reverse engineering, the method, the development and so on, for reverse engineering application and related to intellectual property is also a and summarized. From a higher level comprehensive introduction reverse engineering, pays great attention to the concept and idea, theoretical exploration, not directly methodology. In a sense, this should be an introduction reverse engineering of the article, whether for its meaning or the methods were reviewed, directs readers to deeper levels of forward. Keywords: Reverse Engineering Technology Innovation 1.序言 反求工程（Reverse Engineering，RE），也称逆向工程、反向工程，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。 2基本介绍 反求工程（Reverse Engineering）这一术语起源于20世纪60年代，但对它从工程的广泛性去研究，从反求的科学性进行深化还是从20世纪90年代初刚刚开始。反求工程类似于反向推理，属于逆向思维体系。它以社会方法学为指导，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，在工程设计领域，它具有独特的内涵，可以说它是对设计的设计。
题目：先进制造技术实验 学院：工学部_____ 学号：__ 姓名：_____ 班级： 13机工__ 指导教师：李庆梅_____ 日期： 2016年5月28日
实验一 三坐标机测量 一、实验目的 通过三坐标测量机的演示性实验，了解三坐标测量机在先进制造工艺技术中所起的作用。 二、实验要求 （1）了解三坐标测量机的组成； （2）了解三坐标测量机的测量原理； （3）了解反求工程的概念。 三、实验原理及设备 图1为Discovery Ⅱ D-8 型桥式三坐标测量机外形图，三坐标测量机的三组导轨相互垂直，形成了 X,Y,Z 三个运动轴，各方向的行程分别由高分辨率精密光栅尺测量，从而组成了机器的空间直角坐标系统，原点位于测量机左前上方。测量工件时，探头（测头）相对坐标系运动，用它来探测处于坐标系内的任 何待测工件表面，即可确定该测点的空间坐标值, 经计算机采集 得到测点数据，按程序规定的要求探测若干点后, 计算机即可对采样数据进行处理，从中计算出被测几何要素的尺寸、形状误差和 在坐标系中的位置, 在对若干要素探测后, 计算机可根据不同的测量要求计算出这些几何要素间的位置尺寸和位置误差。 Discovery Ⅱ D-8 型三坐标测量机配有MeasureMax+（Version 6.4）测量软件，该软件功能强大，内容丰富，整个测量操作过程可由计算机控制自动完成，也可以由操纵杆（见图2.）配合计算机完成部分手动操作。
图2 操作杆四、实验步骤 图3 测量操作流程
实验二快速原型制造 一、实验目的 目前快速原形制造技术已成为各国制造科学研究的前沿学科和研究焦点。通过快速成型机演示性实验，了解快速原型制造在先进制造工艺技术中所起的作用。 二、实验要求 （1）了解快速成型机的组成； （2）了解快速成型机的实体成型原理； （3）通过参观实验室现有快速成型零件，了解快速原型制造的应用。 三、实验原理及设备 快速成形制造工艺采用离散/堆积成型原理成型，首先利用高性能的CAD软件设计出零件的三维曲面或实体模型；再根据工艺要求，按照一定的厚度在Z 向(或其它方向)对生成的CAD模型进行切面分层，将三维电子模型变成二维平面信息（离散过程），然后对层面信息进行工艺处理，选择加工参数，系统自动生成刀具移动轨迹和数控加工代码；并对加工过程进行仿真，确认数控代码的正确性；再利用数控装置精确控制激光束或其它工具的运动，在当前工作层(三维)上采用轮廓扫描，加工出适当的截面形状；将各分层加工的每个薄层自动粘接，最后直至整个零件加工完毕。可以看出，快速成形技术是个由三维转换成二维(软件离散化)，再由二维到三维(材料堆积)的工作过程。 快速原形制造技术的主要工艺方法有光敏液相固化法LSA( Stero Lithography Apparatus)，选区片层粘接法LOM(Laminated Object Manufacturing)，选区激光烧结法SLS(Selective Laser Sintering)和熔丝沉积成型FDM(Fused Deposition Modeling)。本实验采用熔丝沉积成型FDM工艺方法进行快速原形制造，该方法使用ABA丝为原料，利用电加热方式将ABA丝熔化，由喷嘴喷到指定的位置固化。一层层地加工出零件，该方法设备简单，零件精度较高，污染小。 图1为结构图，它由喷头、喷咀、导杆、Z轴丝杆、Z工作台、成型材料盒、支撑材料盒、废料桶、显示面板（Prodigy Plus型机的控制面板在材料盒
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
电子科技大学 实 验 报 告 学生姓名：马侬 学号：20152*03**0* 指导教师：何兴高 日期：2016.7.15
一．题目名称：简易记事本软件逆向分析 二．题目内容 由于记事本功能简单，稍有经验的程序员都可以开发出与记事本功能近似的小软件，所以在一些编程语言工具书上也会出现仿照记事本功能作为参考的示例。为了便于分析因此选取了一个简易的记事本，因此本实验将着重研究从源程序到机器码的详细过程而不注重程序本身的功能。另一方面简易源程序代码约130多行。本实验目的是了解源程序是怎么一步步变成机器码的又是怎么在计算机上运行起来的。 三．知识点及介绍 利用逆向工程技术，从可运行的程序系统出发，运用解密、反汇编、系统分析、程序理解等多种计算机技术,对软件的结构、流程、算法、代码等进行逆向拆解和分析，推导出软件产品的源代码、设计原理、结构、算法、处理过程、运行方法及相关文档等。随着用户需求的复杂度越来越高软件开发的难度也在不断地上升快速高效的软件开发已成为项目成败的关键之一。为了提高程序员的产品率开发工具的选择尤为重要因为开发工具的自动化程度可以大大减少程序员繁琐重复的工作使其集中关注他所面临的特定领域的问题。为此当前的IDE不可避地要向用户隐藏着大量的操作细节而这些细节包含了大量的有价值的技术。 四．工具及介绍： 在对软件进行逆向工程时，不可避免地需要用到多种工具，工具的合理使用,可以加快调试速度，提高逆向工程的效率。对于逆向工程的调试环节来说，没有动态调试器将使用的调试工作很难进行。可以看出，各种有效的工具在逆向工程中占据着相当重要的地位，有必要对它们的用法做一探讨。 PE Explorer简介：PE Explorer是功能超强的可视化Delphi、C++、VB程序解析器，能快速对32位可执行程序进行反编译，并修改其中资源。 功能极为强大的可视化汉化集成工具，可直接浏览、修改软件资源，包括菜单、对话框、字符串表等；另外，还具备有W32DASM 软件的反编译能力和PEditor 软件的PE 文件头编辑功能，可以更容易的分析源代码，修复损坏了的资源，可以处理PE 格式的文件如：EXE、DLL、DRV、BPL、DPL、SYS、CPL、OCX、SCR 等32 位可执行程序。该软件支持插件，你可以通过增加插件加强该软件的功能，原公司在该工具中捆绑了UPX 的脱壳插件、扫描器和反汇编器.，出口，进口和延迟导入表的功能，使您可以查看所有的可执行文件使用的外部功能，和其中包含的DLL或库的基础上进行分类
逆向工程也称反求工程,就是指用一定得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CAＤ模型得过程。它改变了从图样到实物得传统设计模式,为产品得快速开发与创建设计提供了一条新途径、ＧEOMAGIC ＳTＵDIＯ由美国RＡＩＮＤＲOP公司出品,就是逆向工程中应用最广泛得软件之一！利用GEＯMAGIC ＳTUDIO可轻易根据实物零部件扫描所得得点云数据创建出完美得多边形模型与网格,并自动转换为NURBS曲面,生成准确得数字模型!软件得工作流程与逆向工程技术得工作流程大致相似,其工作流程为点数 据阶段———多边形阶段———成形阶段、点数据阶段主要测量得数据点进行预处理,在多边形阶段主要就是通过对多边形得编辑得已达到拟合曲面所需要得得优化数据,成形阶段就是根据前一阶段编辑得数据,自动识别特征、创建NＵRBS曲面。NURＢS就是Non—Uniｆｏrm RaｔionａｌB－Splines得缩写,意为非统一有理B样条、简单地说,NＵRBS造型总就是由曲线与曲面来定义得,所以要在NＵRBS曲面上生成一条有棱角得边就是很困难得、正因为如此,NURBS曲面特别适合做出各种复杂得曲面造型与表现特殊得效果,如人得面貌或流线型得跑车等、 1、点数据处理 扫描仪得到得数据会引入数据误差而且数据量庞大,为了后续工作方便准确进行需要去除数据中得坏点、减少噪音、平滑数据、分块数据整合对齐、在保证精度与特征得条件下进行数据精简、同时由于测量方法与测量设备得影响会出现数据缺口,这就需要对数据进行编辑来补齐数据。数据处理主要有一下几个方面: ●噪声过滤 ●数据光顺 ●数据精简 2、多边形处理阶段 多边形处理阶段就是在点云数据封装后通过一系列技术处理得到完整得多边形数据模型,为曲面处理打下基础。 在多边形处理阶段首先要“创建流型”来删除模型中非流型得三角形数据,否则在后续处理中由于存在非流型得三角形而无法继续处理、对于片状得模型可以创建“打开”得流型,对于封闭得多边型模型可以创建“封闭”得流型！本例中叶片模型需要创建“封闭”得流型来删除非流型得三角形。 即使就是不同得模型,对于点阶段与多边形阶段得操作都相类似,以上涉及得命令在任何模型点云得处理过程中几乎都会用到、一般情况下,多边形阶段编辑得好坏将决定最终曲面质量得好坏,因为多边形阶段得编辑结果直接进入下一个阶段:成形阶段。 将经过综合处理得点云用Ｐｏlyｇｏn Mｅsh(多边形网格)进行封装。操作如下,点击Pｏints(点)——Wrａp(封装),点击Surface(曲面)选项,点击OK(确定)即得到初始三角网格曲面。多边形处理阶段即就是在此基础上进行后续得修饰处理,具体得操作包括: a.孔洞修补、由于扫描过程中在标记处或者点云缺失处存在三角面得孔洞,需要对其进行修补以获得完整得曲面。孔得填充方法有三种: 内部孔、边界孔与搭桥。针对模型中不同类型得孔,合理选择填充方法; 另外,对于边界比较杂乱得孔,可采取“先删后补”得方法使曲面模型更加光滑。用边界选择工具将边界上得三角面选中并删除,直到孔洞周边得三角面无翘曲、曲率基本一致、选取“基于曲率填充”选项进行修补,可获得近乎无痕迹得修补效果。某些部位虽无孔洞但三角面杂乱,也可以删掉杂乱三角形再进行修补。 b、去除毛刺、质量不好得点云重叠在一起,得到得三角网格曲面比较粗糙,需要进行光顺
实验1 UML实验 实验学时： 4 每组人数：1 实验类型：3 （1：基础性2：综合性3：设计性4：研究性） 实验要求：1 （1：必修2：选修3：其它） 实验类别：3 （1：基础2：专业基础3：专业4：其它） 一、实验目的 1.学会安装和使用建模工具PowerDesigner，熟练使用PowerDesigner绘制常用的UML 图形，熟悉常用的UML建模符号； 2.构建用例模型来描述软件需求，包括绘制用例图，撰写用例文档并制作用例检查矩阵； 3. 学习使用状态图描述对象的状态及转换； 4.学习使用活动图为业务流程建模； 5. 学习使用顺序图描述对象之间的交互； 6. 学习类图的绘制； 7. 学习从系统需求中识别类，并构建相应的面向对象模型； 8. 学习使用PowerDesigner实现正向工程和逆向工程； 9. 学习使用组件图描述每个功能所在的组件位置以及它们之间的关系； 10. 学习使用部署图描述软件中各个组件驻留的硬件位置以及这些硬件之间的交互关系。 二、实验内容 1. 某酒店订房系统描述如下： (1) 顾客可以选择在线预订，也可以直接去酒店通过前台服务员预订； (2) 前台服务员可以利用系统直接在前台预订房间； (3) 不管采用哪种预订方式，都需要在预订时支付相应订金； (4) 前台预订可以通过现金或信用卡的形式进行订金支付，但是网上预订只能通过信用卡进行支付； (5) 利用信用卡进行支付时需要和信用卡系统进行通信； (6) 客房部经理可以随时查看客房预订情况和每日收款情况。 绘制该酒店订房系统的用例图。 2. 根据以下场景绘制用例图： 某企业为了方便员工用餐，为企业餐厅开发了一个订餐系统（COS：Cafeteria Ordering System），企业员工可通过企业内联网使用该系统。该系统功能描述如下： (1) 企业的任何员工都可以查看菜单和今日特价；
反求总结 我们在机房进行UG反求已经一个星期了，同时也结束了反求的课程。在这一星期来我从中学到了不少，从测点到画图。在第一天，老师先告诉我们什么时候是反求：反求工程(Reverse Engineering,RE),也称逆向工程、反向工程,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。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、可靠地复制实物样件，利用一些逆向设计软件（如：UG、Pro/ENGINEER、CATIA、Surfacer、CopyCAD、Trace 等）进行逆向造型。刚开始其实我并不懂老师所讲的，直到自己亲自动手才明白。 UG的逆向造型按照测点→连线→构面→构体。 这次实训的具体安排是：第一天老师布置课题，我们熟悉零件，并按要求熟悉三坐标测量机的工作原理，了解三维测量的方法，测量三维零件。第二天，我们就在机房三位造型，熟悉三维曲面造型的软件功能，对三维测量数据进行分析，确定三维曲面的造型方法，创建三维曲线。第三天，我们还是在机房进行三维造型，创建三维曲面和零件实体造型，修改零件结构等。第四天基本上和第三天的一样。第五天，三维造型，并要求生成二维产品图纸，然后把相关项目资料上交给老师进行考核。我们组分到的是叫拓朴03的零件。刚开始看到这个模型。 在第一天，老师首先带领我们去实习工厂进行测点，到了之后，老师介绍了三坐标测量仪的基本操作方法：测量前先检查CLY三坐标测量仪的各运动部件，选择测头，并安装侧头（注意：在安装侧头时，不得损坏头）。接通测量仪的电源。同时启动计算机。将被测件固定在工作台上，调整侧头方位，使所需测试的所有各点都能检测到为止。在测出工件各点位置数据后，要对数据进行处理，因此，要对被测数据的格式进行转换，以便于软件之间的数据交互使用。选择三维测量-数据输出，可以输出TXT IGES,DXF等格式。AUTOCAD可以用DXF 格式输出。转换成这种格式和后，就可以有其他软件打开多有被测量数值。尽心数据处理，可以确定被测零件的特征或尺寸。通常，里哦你个三坐标测量仪多测得的零件，属于三维立体曲面，所测得点为三维空间点，未来以后三维点造型而做准备。另一种情况是要测零件的某个尺寸值，这种情况需要进行数值分析，并得出该尺寸的实测值，实测后必须作好记录，并对所测零件作出分析或作三维造型。 还有三个注意事项1三坐标测量仪是很重要的设备，在应用三坐标测量仪的过程中，必须要按操作规程尽享操作，对不允许操作的地方不得擅自动用，防止损坏设备2将测量数据保存好，以防止数据损失。3测量结束后，必须将测量头拿下，放入保防箱内，并把三坐标仪的各运动部件固定住。然后切断电源。 我们在打点时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。我们一组人分工合作，两人进行仪器的操作其他的则在旁边观察哪个位置需要打点，哪个位置要打多一些，但是我们在操作过程中还不是很好，感觉打的点不够平整。打完点之后，我们就回去研究图的画法 这是我们测的点云：
什么是逆向工程，什么是实物逆向工程？答：逆向工程也称反求工程，反向工程，它起源于精密测量的质量检验，是设计下游向设计上游反馈信息的回路。实物逆向工程师将实物转变为CAD模型相关的数字化技术，几何模型重建技术和产品制造技术的总称，是将已有产品和实物模型转化为工程设计模型和概念模型，并在此基础上对已有产品进行解剖、创造的过程。 照来源不同，逆向工程分为哪三种类别？答：按照来源的不同，逆向工程可以分为：事物你想、软件逆向和影响逆向。 逆向工程的应用领域哪些？答：1、在对产品外形的美学有特别要求的领域；2、当设计需要通过实验测试才能定型的工件模型；3在没有设计图纸或者设计图纸不完整以及没有CAD模型的情况下，在对零件原型进行测量的基础上，形成零件的设计图纸或CAD模型，并为此为依据生成数控加工的NC代码或快速原型加工所需的数据，复制一个相同的零件；4在模具行业，常需要通过反复修改原始设计的模具型面，以得到符合要求的模具；5、很多物品很难用基本几何来表现预定义；6、逆向工程在新产品开发、创新设计上同样具有相当高的应用价值；7、逆向工程也广泛用于修复破损的文物、艺术品，或缺乏供应的损坏零件等；8、特种服装、头盔的制造要以使用者的身体为原始设计依据，此时，需要先建立人体的几何模型；9、在RPM的应用里，逆向工程的最主要表现为：通过逆向工程，可以方便地对快速原始制造的原型产品进行快速、准确的测量，找出产品设计的不足，进行重新设计，经过反复多次的迭代可使产品完善。 逆向工程中物体表面三维数据的获取方法有哪些？答：根据测量探头是否和零件表面接触，逆向工程中物体表面三维数据的获取方法基本上可分为两大类：接触式和非接触式。根据测头的不同，接触式又可分为触发式和连续式；非接触式按其原理不同，又可分为光学式和非光学式。其中，光学式包括三角形法、结构光法、计算机视觉法、激光干涉法、激光衍射法等；而非光学式则包括CT测量法、MRI测量法、超声波法、层析法等。 三坐标测量机的测量原理是什么？答：将被测物体置于三坐标机的测量空间，可获得被测物体上个测点的坐标位置，根据这些点的空间坐标值，经计算可求出被测对象的几何尺寸、形状和位置。 三坐标测量机有什么组成？答：1、主机，包括框架结构、标尺系统、导轨、驱动装置、平衡部件及转台与附件；2、三维侧头，即是三维测量传感器，它可在三个方向上感受瞄准信号和微小位移瞄准和侧位两项功能；3、电力系统，包括电气控制系统、计算机硬件部分、测量机软件、打印和绘图装置。 按自动化程度，三坐标测量机分为哪几类？答：1数字显示及打印型、2带小型计算机的测量机、3计算机数字控制性 按测量范围，三坐标测量机分为哪几类？答：小型坐标测量机、中型坐标测量机、大型坐标测量机 接触式测头主要应用与哪些场合，有什么优点和缺点？答：接触式测头主要应用场合：（1）零件所被关注的是尺寸。空间或位置，而并不强调其形状误差；（2）当你确信你所用的加工设备有能力加工出形状足够好的零件，而注意力主要放在尺寸和位置精度时，接触式触发测量是合适的；（3）触发测头体积小，适用于当测量空间狭窄的部件接触式测头的优点是：（1）适用于空间棱柱式物体及已知表面的测量；（2）通用性强：（3）有多种不同类型的触发测头及附件供采用；（4）采购及运行成本低;(5)应用简单；（6）适用于尺寸测量及在线应用；（7）坚固耐用；（8）体积小易于在窄小空间应用；（9）由于测点时测量机处于匀速直线低速运行状态，测量机的动态性能对测量精度影响较小。缺点是：测量取点率低 扫描测头主要应用与哪些场合，有什么优点和缺点？答：扫描测头主要应用场合：（1）有形状要求的零件和轮廓的测量：（2）对未知曲面的扫描扫描测头的优点是：（1）适用于形状和轮廓测量；（2）采点率高；（3）高密度采点保证了良好的重复性，再现性；（4）更高级的数据处理能力扫描侧头的缺点：（1）比触发测头复杂；（2）对离散点的测量较触发测头慢；（3）高速扫描时由于加速度而引起的动态误差大，不可忽略，必须加以补偿；（4）测尖的磨损必须注意 测头的选择原则有哪些？答：测头选择的原则有：（1）在可以应用接触式测头的情况下，慎选非接触式触头；（2）在只测尺寸、位置要素的情况下，应尽量选用接触式触头；（3）在考虑成本满足要求的情况
反求工程及其关键技术概述 逆向工程(Reverse Engineering)，又称反求工程或反求设计，是将已有产品模型或实物模型转化为工程设计模型和概念模型，在此基础上对已有产品进行解剖、深化和再创造，是对已有设计的设计。其目的是为了改善技术水平，缩短产品生产周期，提高生产率，增强经济竞争力。 在科学技术高速发展的今天，世界范围内新的科技成果层出不穷，它们为发展生产力、推动社会进步做出了杰出的贡献。中国在机械工程领域起步较晚，基础较为薄弱，因此充分地、合理地利用这些科技成果，更快的获得世界上较为先进的技术成果。反求工程的应用对于我国科技进步，推动经济建设和发展有着重要的现实意义。 在我国最早提出“反求工程”概念并倡导推广的学者是著名的科学学专家夏禹龙、刘吉、冯之浚、张念椿等。早在1983 年第三次全国科学学和科技政策学术讨论会上他们就提出了“反求工程”的概念。近20 多年来，随着数字技术的快速发展和应用，给反求工程提供了前所未有的技术手段，直接导致反求工程的实践水平越来越高，反求工程的研究成果也越来越多，与之相配套的各种技术手段也趋于成熟。 反求工程的关键技术包括数据采集、数据处理，模型重建、模型精度分析等。为了更加全面的了解当今我国学者在各个领域所取得的进展，我选读了2010年至2011年所发表的部分论文，并将读后收获记录如下。 一、数据采集方面 数据采集即获取实体模型的几何参数，是反求工程CAD建模的首要环节。对自由曲面零件的测量是实现数据采集的有效手段。根据被测物的CAD模型是否已知，可将自由曲面的测量分为CAD模型已知的测量和CAD模型未知的测量。这两种测量的目的不同，测量的策略也有所不同：前者主要是为了检验和保证产品的精度要求；而后者主要是根据测量所获得的零件表面的测点数据实现曲面重建，以便利用CAD/CAM技术进行模型修改、零件设计、数控加工指令的生成及误差分析等处理。 对于CAD模型已知的自由曲面的测量，其关键问题是如何高效、可靠、安全地获取待测曲面的几何形状信息。对自由曲面进行测量时，采用等间距测量是最简单易行的测量方法，但为了保证测量准确度就必须缩小测量间距，这使得测量效率显著降低，并增加了后续的误差评定等工作的难度。一种理想的方法就是使测点分布的疏密随曲面曲率变化而变化，曲率越大，测点应越密；反之则越疏，从而较好地反映待测曲面的几何形状信息，实现测点的自适应分布。而对于CAD 模型未知的自由曲面零件的测量，应主要考虑如何根据已测点的信息来对自由曲
重庆理工大学 逆向工程技术实训 说明书 设计题目： 指导老师： 姓名： 专业： 学号： 学院： 中国?重庆 2013年月
前言 关于逆向工程技术实训： 逆向工程技术与传统的产品正向设计方法不同。它是根据已经存在的产品或零件原型，重新构造产品或零件的三维模型，在此基础上对已有产品进行剖析、理解和改进，是对已有设计的再设计。在整个逆向工程中，产品三维几何模型的CAD重建是最关键的，最复杂的环节。因为只有获得了产品的CAD模型，才能够在此基础上进行后续产品的加工制造、快速成型制造、虚拟仿真制造、产品的再设计等。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、概率统计学科，是CAD 领域最活跃的分支之一。 逆向工程软件部分品牌有Imageware、ICEM、CopyCAD、Rapid Form 等，本此实训我们利用Imageware软件对产品进行分析、处理。通过逆向工程技术的实训，可以对本软件更加的熟悉并运用，以达到专业技术的初步水平。可以使我们在课堂上的学习与实际的运用相结合，获得在传统的课堂教育得不到的新能力，并且让我们能够掌握整个逆向工程的过程，并且积累设计经验。通过实训过程，更能够了解到自己在专业知识的不足，锻炼独立思考能力和提升团队合作能力，同学们可以相互取长补短。真正意义上的实训有别与以往的传统课堂教学模式，这种实训方式让我们不在一味的依赖老师，而是利用各种方式独立解决问题；同时这种实训方式也让我们在实体建模过程中贯穿国际标准的使用规范，这些都为以后的实际运用及社会工作打下坚实的基础。
目录 第一节、设计题目 0 第二节、设计流程分析 0 第三节、点云的处理 (1) 第四节、导弹一的设计 (3) 第五节、导弹二和机头的设计 (6) 第六节、导弹三的设计 (8) 第七节、导弹四的设计 (10) 第八节、轮子和机轮架的设计 (12) 第九节、导弹五的设计 (15) 第十节、机身、机尾、尾翼和落脚板的设计 (17) 第十一节、侧翼和机盖的设计 (20) 第十二节、机下身部位的设计 (23) 第十三节、后处理 (24) 苏27战斗机逆向设计所得图 (27)
实验《复杂零件三维扫描实验》指导书 现代设计课内实验实验项目编号： 02010280b 00211337 实验项目名称：复杂零件三维扫描实验（中文） 实验类型：验证 实验学时数：4学时 每组核定人数：6人 适用专业：机械制造 先修课程和环节：掌握机械设计的基础理论；创新设计理论和方法；反求设计基本理论，过程 一、实验目的 1、训练学生熟练掌握机械零件几何量的检测方法和手段，了解零件的几何量的反求分析过程。 2、了解三维扫描的基本原理、扫描点云的后处理，加深根据扫描数据通过三维几何建模方法重构实物的CAD模型的过程认识。 3、初步了解逆向工程中使用的各种软件。 二、实验设备 北京天远OKIO扫描仪。精度0.03mm。 1 所示为控制云台的螺杆，可以调节云台上下旋转； 2所示为控制云台的螺杆，可以调节云台水平旋转； 3所示为控制云台的螺杆，可以调整云台左右旋转； 4所示为固定测量头的两个螺丝，用来把测量头固 定到云台上。 三、实验原理 三维扫描仪设备应用于逆向工程技术介绍：①三维扫描速度极快，数秒内可得到100多万点；②一次得到一个面，测量点分布非常规则；③精度高，可达0.03mm；④单次测量范围大（激光扫描仪一般只能扫描50mm宽的狭窄范围）；⑤便携，可搬到现场进行测量； ⑥可对较重、大型工件（如模具、浮雕等）进行测量；⑦大型物体分块测量、自动拼合；⑧大景深：300~500mm；⑨可采集彩色数据。 结构光三维扫描原理：三维扫描仪光栅编码法测量组成原理如图所示，光源照射光栅，经过投射系统将光栅条纹投射到被测物体上，经过被测物体形面调制形成测量条纹，由双目
摄像机接受测量条纹，应用特征匹配技术、外极线约束准则和立体视觉技术获得测量曲面的三维数据。 四、实验步骤 (0)系统标定 摄像机定标（标定）是得到三维世界中物体点的三维坐标与其图像上对应点的函数关系的过程。摄像机定标的精度是决定了系统扫描精度的重要 因素。定标中需要使用到定标块。摄像机定标通过拍摄标 定块在不同位置的图像，来实现对系统的标定。本系统采 用平面标定块，为了能测量空间三维物体，标定块应该放 置在不同的位置，尽量充满待测物体的每次扫描区域可能 占据的空间。 摄像机定标时系统会让用户拍摄若干不同的点位置和三个不同的面位置的定标块图像，摄像机定标的主要步骤如下： 1)从系统菜单进入标定算法模块。 2)将标定块取出，放置到摄像机系统的视野下，尽量覆盖全部的摄像机视野。 3)点击拍摄按钮，拍摄第一幅测量，系统进入计算分析。 4)按照系统要求，调整定标块位置。也可以通过调节摄像机的调节手柄，调整摄像机 相对位置，拍摄第二次和第三次。 5)将标定块反向，使其背面全白的平面朝上放置。 6)按照系统提示，拍摄图像第一次测量。若失败，则重新拍摄。尽量覆盖全部的摄像 机视野。 7)按照系统提示，调节摄像机背面的调节手柄，调整摄像机相对位置，拍摄第二次和 第三次。。 8)系统开始进行计算，计算完成后给出标定的残余误差。 9)误差符合要求，则标定完成。收好标定块。 (1)三维扫描： 10)喷上显像剂，注意喷涂均匀。 11)粘贴标志点，注意间隔均匀，不规则。 12)打开OKIO软件，点击“扫描”下的，“标志点拼接”按钮。 13)开始扫描第一次，扫描完成后，设置保存文件的位置和名称。