逆向工程技术在航空模具制造中的应用 姚菁

浅析航空螺旋桨桨叶的逆向设计方法论文[五篇模版]第一篇：浅析航空螺旋桨桨叶的逆向设计方法论文前言航空螺旋桨作为使用活塞式发动机的固定翼航空器的主要推力来源，其设计性能和制造精度对航空器的功率利用效率、飞行性能、噪声等有着至关重要的影响。

传统的航空螺旋桨设计需要从其气动性能要求出发，选择合适的翼型，确定其不同截面的弦长、厚度、及截面间的扭转关系，并根据动力需求确定螺旋桨直径及桨叶数目等;经过此过程产生的螺旋桨是否能达到飞行器的性能要求，还有待通过试验过程才能最终确定，设计周期长，成本高。

目前,工程领域多数逆向工程的研究为实物的逆向建模，适用测量工具对实物进行数据的采集，之后通过几何建模方法得到实物的三维模型，以此模型为基础进行产品的再设计或者是加工制造。

逆向工程可以缩短产品再设计与制造的周期，特别是针对具有复杂型面的产品，其优点更加突出。

所以，将其用于航空螺旋桨的设计过程中，利用已有的螺旋桨设计方案为基础，可以节约设计成本和缩短设计周期，而且，以得到的反求方案为基础加以修改，也更容易得到性能优异的新型螺旋桨。

在文献中，很多学者对逆向工程的相关技术进行了研究，但是很少见针对航空螺旋桨的逆向设计研究。

在此，以某型发动机配套螺旋桨为研究对象，介绍了航空螺旋桨桨叶逆向设计的一般过程及方法。

航空螺旋桨桨叶的逆向设计过程1.1 数字测量零件原型的数字测量，即点云数据的采集，是将模型曲面以空间点的形式离散化得到点云，以点云数据为基础进行曲面重建和模型评定，因此点云数据的采集精度就成为逆向设计的关键技术之一。

目前，常用的点云数据采集方法有三种。

接触式三坐标测量机测量。

其特点是测量精度较高，测量效率较低。

由于测量时需接触被测件，易划伤零件表面。

适用于进行点、特征线、孔等几何特征的测量。

线状激光束测量。

该方法投影周期性光栅至被测件表面，通过对光栅图像数据的处理解算，求出被测件表面的空间信息，其特点是可进行大面积测量、测量速度快，但仅限于较平坦曲面的测量，曲率变化大的曲面测量精度将大大下降。

基于逆向工程的快速成型技术应用探讨作者：机电学院工业设计雾蒙蒙【摘要】本文主要介绍了逆向工程的快速成型技术应用流程，并重点对导流罩作为实物原形，分析了快速成型技术及快速制模在逆向工程中的应用，以及零件快速成型和模具加工制造等关键技术的研究与探讨。

【关键词】逆向工程导流罩模具加工制造质量评析逆向工程是对产品设计过程的一种描述。

在工程技术人员的一般概念中，产品设计过程是一个从设计到产品的过程，即设计人员首先在大脑中构思产品的外形、性能和大致的技术参数等，然后在详细设计阶段完成各类数据模型，最终将这个模型转入到研发流程中，完成产品的整个设计研发周期。

这样的产品设计过程我们称为“正向设计”过程。

逆向工程产品设计可以认为是一个从产品到设计的过程。

简单地说，逆向工程产品设计就是根据已经存在的产品，反向推出产品设计数据（包括各类设计图或数据模型）的过程。

从这个意义上说，逆向工程在工业设计中的应用已经很久了。

比如早期的船舶工业中常用的船体放样设计就是逆向工程的很好实例。

随着计算机技术在各个领域的广泛应用，特别是软件开发技术的迅猛发展，基于某个软件，以反汇编阅读源码的方式去推断其数据结构、体系结构和程序设计信息成为软件逆向工程技术关注的主要对象。

软件逆向技术的目的是用来研究和学习先进的技术，特别是当手里没有合适的文档资料，而你又很需要实现某个软件的功能的时候。

也正因为这样，很多软件为了垄断技术，在软件安装之前，要求用户同意不去逆向研究。

逆向工程的实施过程是多领域、多学科的协同过程。

本文以导流罩作为实物原形，分析了快速成型技术及快速制模在逆向工程中的应用。

该项技术大大缩短了新产品的开发和上市周期，实现了产品质量和实际效益的双提高。

逆向工程又称为反求工程，通常用于仿制没有设计图样文件的产品，是对存在的实物模型进行测量，并根据测得的数据重构出数据模型，从而进行分析、修改、检验、加工，然后制造出产品的过程。

传统设计和制造是从图样到零件，而逆向工程的设计是从零件或实物原形到图样。

第３５卷第４期V o l ．３５,N o ．４滨州学院学报J o u r n a l o f B i n z h o uU n i v e r s i t y２０１９年８月A u g．,２０１９ʌ航空科学与工程研究ɔ基于逆向工程的航空零件数字化建模技术研究收稿日期:２０１９０７２２第一作者简介:孟㊀飙(１９６９ ),男,内蒙古呼和浩特人,副教授,博士,主要从事数字化飞机制造技术研究.E Ｇm a i l :５６３７０４９８＠q q．c o m 孟㊀飙,张㊀宇(沈阳航空航天大学航空宇航学院,辽宁沈阳１１０１３６)㊀㊀摘㊀要:通过激光扫描获取点云数据实现航空零部件数字化建模的方法,将预处理后的点云数据采用N U R B S 方法重构曲面片,进而得到数字模型.利用C A T I A 软件对航空零件中较为复杂的航空发动机叶片进行逆向三维建模,以验证方法的可行性.㊀㊀关键词:逆向工程;三维建模;点云数据㊀㊀中图分类号:T P３９１．７㊀㊀㊀文献标识码:A ㊀㊀D O I :１０．１３４８６/j ．c n k i ．１６７３２６１８．２０１９．０４．００３在航空部件的设计流程中,经常面临现有零件或模型设计参数的优化修改问题,需要在没有数模的情形下,根据既有产品的属性研发新产品.通过逆向工程建模技术能够解决投入成本过高㊁研发期限长㊁质量不可控等一系列问题[１].本文基于发动机叶片逆向设计技术,提出了曲线拟合造型设计与曲面片拟合造型设计的逆向设计方法.详细介绍了基于C A T I A 软件进行发动机叶片逆向造型设计的具体过程,完成了某型航空发动机叶片局域实体模型的逆向造型设计,为后续研究逆向造型设计的研究者提供可靠的参考数据,进而提高相关行业产品研发设计的效率.１㊀数据采集与预处理通过逆向工程实现建模,首先要用激光扫描方法获得待建模实体零件的表面特征数据.在采用激光器对零部件的型面进行扫描时,零件的特殊造型以及光线与拓扑干扰使得部分区域不易被扫描,零件表面特征的可测性难以得到保证,特别是通孔和深槽,现行的激光扫描方法不能完成对它们的检测.在扫描点云时,因多次扫描㊁零件表面反光以及零件表面质量等影响,部分点云常常出现异常,使用这些点云进行逆向建模将会严重影响重构曲面造型的精确性.因此,在曲面重构之前要对原始点云进行处理,以保证精确建模.１．１㊀点云的降噪平滑处理对建模实体进行点云采集时,现场的光线㊁光源与零件表面反射等因素会使得点云产生部分噪声点.零件表面质量和激光扫描测量方法等的限制也使得零件边界以及曲率变化较大的表面处存在较大的测量误差.为保证逆向建模的质量满足后期使用的精度要求,需对原始点云数据进行降噪平滑处理.平滑滤波方式是现在最常用的点云平滑降噪方式[２],有以下３种(如图１所示):用相邻点的中值替代原始点的中值滤波方式,该方式在去毛刺时相对其他方式具有很大的优势;平均值滤波方式则是使用各原始点的统计平均值取代原始点;应用最广泛的是高斯滤波方式,通过高斯滤波器在一定的区域内滤除高频７１滨州学院学报第３５卷噪音,它的权值是通过高斯分布来选择的,平均效果相比其他的滤波方式要小得多,可以相对无缺地保存初始点云特征.图１㊀平滑滤波方式１．２㊀点云的筛选精简相比原始点云,平滑降噪后的点云数据会有所减少,但是总量还是略显庞大.因此,为保证逆向建模的速率,在开始建模前需对建模过程中的非关键点进行必要地精简,以便在提高建模速度的同时保证建模精度符合要求.对于散乱无序点云,只能采用随机采样法进行精简;扫描线点云则可采用等距缩减法进行处理;多边形点云采用倍率缩减法进行精简;而网格化点云则可用等分布密度法进行处理.１．３㊀点云拼接由于测算方法和测算器材的约束,往往难以通过一次测算获取待数学建模的产品的全部点云信息.在多次数据采集后,为得到完整点云数据,需对多次测得的点云数据进行拼接.这一过程的实质是通过一定的算法,以公共靶标值为媒介,将多个区域内坐标系变换为唯一的整体坐标系.设多个点云的局部坐标系为o １－x １y１z １,全局坐标系为O １－X １Y １Z １,局部坐标系与全局坐标系有不少于４个的公共点.在内部空间内４个点可以唯一明确一个坐标系,则局部坐标系o １－x １y１z １中某一点P １(x １,y１,z １)与全局坐标系O １－X １Y １Z １中任意一点P (X ,Y ,Z )必存在一定的转换关系X Y Z éëêêêùûúúú＝R x １y １z １éëêêêêùûúúúú＋T .其中R 为区域内坐标系向全局坐标系变换的旋转矩阵,T 为平移矩阵.旋转矩阵与平移矩阵求解采用奇异值分解算法,具体算法流程如图２所示.计算三维点集{pi }和{q i }各自的质心μp 和μq ң将三维点集{pi }和{q i }作相对于各自质心的平移,得到新的点集{p ᶄi }和{qᶄi }ң利用新的点集{pᶄi }和{qᶄi }构造矩阵M ３ˑ３,对矩阵进行奇异值分解M ３ˑ３＝U ɡV Tң计算平移矢量t ＝μp －R μq 与旋转矩阵Z ＝V U T图２㊀奇异值分解算法２㊀建立数字化模型的方法逆向工程是将产品从实物模型转换成三维模型的设计过程[３].逆向工程建模主要有通过曲线拟合造型与曲面片拟合造型两种.曲线拟合操作方便,原理较简单,仅能够用于相对简单的曲面拟合[４],曲面片拟合造型所生成的曲面稳定且边界处理能力相对较强.点云数据经过处理形成曲面,曲面的最佳实体模型由拟合造型设计[５].最好的曲面重构方法有３种:基于三角B e z i e r 曲面插值,B S pl i n e 或N U R B S 曲面插值,以及用多面体的方式来构造曲面[６].B 样条曲线对抛物线以外的复杂问题没有很好的办法解决,因此,为了消除B 样条曲线表示单一的弊端,采用非均匀有理B 样曲线[７].对于特征多边形,假设其控制顶点的位置向量为P i (i ＝０,１, ,n ),P i 所对应的权因子为w i ,空间中N U R B S 曲线的数学表达式为８１第４期孟㊀飙,张㊀宇㊀基于逆向工程的航空零件数字化建模技术研究P(t)＝ðn i＝０w i P i N i,k(t)ðn i＝０w i N i,k(t)＝ðn i＝０P i R i,k(t).其中N i,k(t)是一个k阶B样条函数,R i,k是k阶的有理基函数,其表达式为R i,k(t)＝w i N i,k(t)ðn j＝０w j N j,k(t).表达式中的分母不能为零,所以权因子w０和w n大于零,其余权因子w i(１ɤiɤn－１)不小于零,否则不能满足曲线凸包性要求且曲线将因权因子影响退化为一个点.T i(i＝０,１, ,m)为节点,T＝[t０,t１, ,t m]为其节点向量.k阶曲线共有(m＋１)个节点和(n＋１)个控制点,此时存在以下关系:m＝n＋k＋１.对于两端节点重复度为k＋１的非周期的k阶N U R B S曲线,节点向量表达式为T＝[a, ,a,t k＋１, ,t n,b, ,b].在实际应用时令两端节点a和b分别取值０和１,以保证满足N U R B S曲线的特征多边形首末两边和首末控制端点相切的要求[８].将N U R B S曲线在空间中推广,得到N U R B S曲面.令N U R B S曲面的控制点阵P i,j所对应的权因子为w i,j,则曲面的表达式:P(u,v)＝ðm i＝０ðn j＝０w i j P i j N i,p(u)N j,q(v)ðm i＝０ðn j＝０w i j N i,p(u)N j,q(v)＝ðm i＝０ðn j＝０P i j R i,p;j,q(u,v),u,vɪ[０,１],R i,p;j,q(u,v)＝w i j N i,p N j,q(v)ðm rðn s w r s N r,p(u)N s,q(v).曲面各控制点的权因子为非负数(w i jȡ０),且角点权因子为正(w００,w m０,w０n,w n m＞０).N i,p(u)和N j,q(u)分别是p次和q次的B样条基函数,R i,p;j,q(u,v)是双参数变量有理基函数,U方向和V方向的节点矢量U＝[u０,u１, ,u m＋p]和V＝[v０,v１, ,v n＋q]由D eB o o r递推公式决定[９].３㊀某型飞机发动机叶片逆向设计航空发动机叶片叶盘型面弯扭掠程度复杂㊁前后缘半径减小㊁型面参数准确度要求更高,是飞机零部件中制造要求极高的产品,用它作为研究对象具有较好的代表性.(１)点云的数据处理与导入.统计完数据之后,用G e o m a g i cS t u d i o软件对点云进行整合,使点云均匀化分布,得到光滑点云.运用C A T I A对点云数据进行模型重构,处理过后的点云数据如图３所示.(２)基于C A T I A软件的点云数据处理.通过对导入点云数据的分析得出拔模线㊁叶面的组成和性质.为了呈现出点云的三角网络化影像,对处理好的发动机叶片的点云通过软件进行处理和铺面.发动机局域叶片点云的处理及铺面如图４所示.㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀图３㊀C A T I A中的点云模型㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀图４㊀发动机局域叶片点云的处理及铺面(３)特征曲面的生成.首先对曲面重构前进行合理的规划,在软件中找出叶片部分特征线,然后得出９１滨州学院学报第３５卷点云的边界线,最后完成对曲面的重构.为提高其曲面表面质量,利用曲面造型模块,检验特征曲线与原始点云的贴合程度㊁特征曲线的导矢是否连续,变化是否平滑[１０],最终完成网状曲面的构建.具体过程如图５所示.图５㊀发动机局域叶片网状曲面构建过程(４)实体特征构建.对网状曲面进行搭建,通过延伸使网状曲面达到点云数据的最佳位置,重复上述操作,通过对交接曲面的裁剪和替换,形成缝合的曲面造型设计.对已经完成的封闭曲面造型设计,运用不同的方法对缝合曲面处理,将生成的叶片实体造型与点云数据做对比,不容易设计的地方与实体做对比,评估尺寸大小从而形成实体.具体生成过程如图６所示.图６㊀发动机叶片实体特征构建过程４㊀结束语本文研究了基于激光扫描测量数据的逆向工程实体建模技术,并以航空发动机叶片的逆向造型设计为例详细介绍了基于C A T I A软件进行逆向造型设计的详细步骤,完成了对发动机叶片的逆向设计.基于逆向工程的实体建模技术可以为后续研究逆向造型设计的研究者提供可靠的参考数据,对于缩 ０２第４期孟㊀飙,张㊀宇㊀基于逆向工程的航空零件数字化建模技术研究短设计时间起到很好的作用,从而提高相关行业产品研发设计的效率.同时,逆向建模技术可以与３D打印与增材制造技术相结合,极大缩短产品的研发周期.参㊀考㊀文㊀献:[１]㊀邓锐,吴俊超,黄坚．逆向工程技术及其在模具设计制造中的应用初探[J]．山东工业技术,２０１７(２１):１０８．[２]㊀张舜德,朱东波．反求工程中三维几何形状测量及数据预处理[J]．机电工程技术,２００１,３０(１):７１０．[３]㊀王兴晨,路春光,赵震,等．逆向工程特征点提取与参数化建模方法研究[J]．机械设计与制造,２０１８(１):２２２２２５．[４]㊀李雪．基于柔性三坐标测量机的大尺寸零件测量技术研究[D]．秦皇岛:燕山大学,２０１２．[５]㊀胡爱军,谢金法,苑绍志,等．C A T I A在逆向工程技术中的应用[J]．河南科技大学学报(自然科学版),２００４,２５(４):５８６１．[６]㊀何伟．基于C A T I A V５的逆向工程自由曲面重构技术[J]．制造业自动化,２０１３,３５(６):１１４１１６．[７]㊀王巍,陈思,张曼玉．基于逆向工程的叶轮逆向设计[J]．装备制造技术,２０１８(１):３９４７．[８]㊀周海涛．基于N U R B S的风机叶片的几何造型[D]．济南:山东大学,２００４．[９]㊀上燕燕．逆向工程在发动机叶片重构及检测中的应用研究[D]．西安:陕西科技大学,２０１４．[１０]㊀谷天慧．基于关节臂的发动机叶片测量方法研究[D]．沈阳:沈阳航空航天大学,２０１６．R e s e a r c ho nD i g i t a lM o d e l i n g T e c h n o l o g y o fA e r o n a u t i c a l P a r t sB a s e do nR e v e r s eE n g i n e e r i n gM E N GB i a o,Z H A N G Y u(S c h o o l o f A e r o s p a c eE n g i n e e r i n g,S h e n y a n g A e r o s p a c eU n i v e r s i t y,S h e n y a n g１１０１３６,C h i n a)A b s t r a c t:B y s t u d y i n g t h em e t h o d o f a c q u i r i n gp o i n t c l o u dd a t a b y l a s e r s c a n n i n g,d i g i t a lm o d e l i n g o f a e r o n a u t i c a l c o m p o n e n t s c a nb e i m p l e m e n t e d,a n d t h e p r eＧp r o c e s s e d p o i n t c l o u dd a t a i s r e c o n s t r u c t e db y t h eN U R B Sm e t h o d t oo b t a i nad i g i t a lm o d e l．T h e i n v e r s e t h r e eＧd i m e n s i o n a lm o d e l i n g o f t h em o r e c o mＧp l e xa e r oＧe n g i n eb l a d e s i na e r o s p a c e p a r t s i s c a r r i e do u tb yC A T I As o f t w a r e t ov e r i f y t h e f e a s i b i l i t y o f t h em e t h o d．K e y w o r d s:r e v e r s e e n g i n e e r i n g;t h r e eＧd i m e n s i o nm o d e l;p o i n t c l o u dd a t a(责任编辑:王㊀健)１２。

逆向工程和二次开发技术在机翼壁板展开及建模中的应用作者：暂无来源：《智能制造》 2014年第9期撰文 / 中航飞机西安飞机分公司阳波陈金平杨亮赖丽珍本文介绍了在CATIA V5环境下利用数字化点云逆向工程优化曲面的新方法。

以CATIA二次开发技术为基础，开发测量曲面展开误差的程序。

阐述壁板展开过程中变内形曲面、特征元素快速重构的方法以及点云检测壁板展开模型的方法，总结了一套展开、建模的可操作流程。

同时结合实际加工工艺，提出壁板修型方案，最终完成展开工艺模型的技术研究。

一、引言随着现代航空技术的发展，大型飞机机翼普遍应用超临界翼型，并使用整体壁板来代替传统的铆接装配翼盒做为主承力结构。

整体壁板是现代飞机上采用的一种新型整体结构，具有结构效率高、重量轻和刚性好等优点，可满足新一代飞机所提出的轻量化、长寿命及高可靠性等要求。

从工艺和经济上看，采用整体结构后，缩短了生产周期，降低了整机的研制成本和生产成本，是现代飞机制造技术的重要发展方向。

目前常用的整体壁板加工方法分为两种：一种是利用大厚度、大配料，采用五坐标数控机床进行数控铣切，整体加工出整个壁板零件；另一种方法是利用展开技术，首先将壁板数模在软件中进行展开计算，建立壁板的平板工艺数模，然后利用三坐标数控机床加工出展开数模，最后进行壁板喷丸成型。

第二种方法在生产制造中具有明显的优点：使用的预拉伸板毛胚较薄；切削量较小，铣削加工设备只需要三坐标机床即可，加工成本低；喷丸成型后附带的强化工艺可以大幅增强机械加工剥离金属后微观上的组织缺陷并预留残余压应力，从而极大的提高零件的抗疲劳特性和表面质量。

在实际生产中普遍采用这种方法实现了节省数控机床资源和避免材料浪费。

喷丸成型机理的复杂性不可避免的导致工艺设计和工艺分析的复杂程度大为增加，其中壁板展开工艺模型设计是喷丸成型技术中最为重要，也最为关键的环节之一。

坯料展开的准确程度，直接影响着后续的数控加工，进而影响喷丸成形和机翼装配精度。

逆向技术在飞机导管维修中的应用发布时间：2021-06-11T07:01:20.194Z 来源：《防护工程》2021年5期作者：刘冠一段云云孟翔鹏张云鹏[导读] 二十一世纪以来，我国的经济在不断的飞速发展，社会现代化建设的脚步也越来越快，随着现在科技水平的发展，我国的很多行业都已经进入了一个新的领域，尤其是航空航天领域，我国已经取得了突破性的进展。

刘冠一段云云孟翔鹏张云鹏沈阳飞机工业（集团）有限公司辽宁沈阳 110000摘要：二十一世纪以来，我国的经济在不断的飞速发展，社会现代化建设的脚步也越来越快，随着现在科技水平的发展，我国的很多行业都已经进入了一个新的领域，尤其是航空航天领域，我国已经取得了突破性的进展。

但是在航天飞机领域，还是存在着一些问题，在航空飞机的导管维修上，发动机里的空间导管的维修是比较困难的，因为发动机导管变形幅度比较大，不容易维修，而且导管的原始图纸和发生故障时候的图纸存在着非常大的差异，所以说就必须对发动机拆下来的导管进行三维的扫描后再进行测量。

使用现在的逆向建模的技术对变形后的导管进行三维建模，这样可以获得一些很重要的参数，我国传统的逆向建立的模型技术没有考虑到制造的因素，不能直接用于制造。

所以说，必须要专业的工作人员进行处理后才能使用，本文主要讲述了面向制造的逆向建模方法，可以有效的提高飞机上的空间导管的维修效果，但是这个过程中一定要对精度进行严格的控制，才能保证整体的要求。

关键词：数字化；逆向技术；飞机导管；维修引言：随着近几年来我国科技的发展，航空航天领域发展到现在，我国的数字化制造技术已经取得了很大的突破。

在飞机的发动机导管制造以及导管的维修过程中都已经大范围的采用了数字化技术，传统的飞机发动机导管维修方法已经逐渐的被数字化方法所替代，现在的新方法就是在实际的应用过程中，使用三维设备对发动机的导管进行扫描并且输出一个三维的立体模型，而且现在通过逆向软件进行建立模型的技术已经非常成熟，但是还是不能完美的应用到飞机的导管维修上，所以这是迫切需要解决的问题。

逆向工程在复杂零件中的应用毕业论文目录第二章基本理论 (6)2.1三坐标测量设备 (7)2.1.1三坐标测量原理 (7)2.1.2种类和特点 (8)2.2三坐标测量的重定位和对称 (8)2.3数据转换 (9)2.4逆向工程的基本理论 (9)2.5逆向工程的基本流程 (10)2.6曲面造型的现状 (10)2.7 UG的简介 (11)第三章饮料搅拌器桶体三坐标测量 (13)3.1有关设备 (13)3.2硬件系统的建立 (13)3.3实验系统的确定 (13)3.4三坐标测量系统软件 (14)3.4.1常用三坐标测量划线系统的构成 (14)3.4.2 LMS主菜单 (14)3.4.3问题及测量方案 (18)第四章具体零件模型制作过程的过程 (19)4.1UG的用户界面及操作及制作工程 (19)4.2 UG的逆向造型遵循 (24)4.3搅拌器桶体整个制作过程 (27)结束语 (36)谢辞 (37)参考文献 (38)第二章基本理论2.1三坐标测量设备及测量原理三坐标测量机(Coordinate Measuring Machines，简称CMM)是一种三维测量设备，能将各种复杂零件表面几何形状数字化。

三坐标测量机初始是作为零件加工的误差评定的一种测量工具，随着计算机技术的发展，三坐标测量机的测试过程已完全实现计算机控制，可以根据被测零件的几何外形，自动生成测量路径，特别是CAD/CAM技术在制造业的广泛采用，三坐标测量机和CAD/CAM系统的一体化。

它有机地结合了数字控制技术，利用了计算机软件技术，采用了先进的位置传感技术和精密机构技术，并使之完美结合。

它顺应了硬件软件化的技术发展方向，使诸如齿轮、凸轮、涡轮涡杆等以前需要专用检测设备才能完成工件，现在可用通用的三坐标测量机进行数据采集，结合相应测量、评价软件来实现专业的检测、评价功能。

2.1.1测量原理根据测量要求，可把测量对象分为两类：规则几何形状和复杂形面结构。

逆向工程技术的研究与工程应用摘要：分析了逆向工程技术的理论，工程流程和工程过程，以及逆向工程的结构；探讨和研究了逆向工程的数据测量，数据处理和曲面建模3个主要模块，并研究了逆向工程在内燃机气道方面的应用。

关键词：逆向工程；数据测量；曲面建模；气道快速成型1 逆向工程1.1 逆向工程定义逆向工程，又称为反求工程，或者称为反向工程，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。

简而言之，逆向工程，与顺向工程相反，就是在没有任何实物图纸的参考下，对实际物体模型进行信息收集，通过对收集的信息进行处理，并采用CAD/CAM来模拟实际的一个由实物到模型的过程，顺向工程和逆向工程的工程流程图如1所示。

图1 顺向工程和逆向工程流程图1.2 逆向工程结构逆向工程由3大模块组成：数据测量，数据处理和曲面建模，3大模块构成逆向工程的整个过程，如图2所示。

其中，数据测量的方法分为接触测量方法和非接触式测量方法，其中接触式测量又分为触发式和连续式。

非接触式测量方法分为光学式测量和非光学式测量方法。

其中，光学式测量方法包括三角形法，结构光法，计算机视觉法和激光干涉法。

数据处理：处理所获得三维数据，使其符合后续操作的要求。

其中，数据处理的工作主要分为：数据预处理，数据分块，数据光顺和数据优化等4个方面。

曲面建模是整个逆向工程过程中最复杂的处理环节，目前比较常用的重建模型方法有曲线拟合造型方法，曲面片直接拟合造型方法和点数据网格化网络化实体模型造型方法。

其中，在逆向工程3个组成部分中，数据处理是尤其关键的过程。

重点表现为：智能提取曲面特征的特征点线面，和对散乱数据点的曲面重新构造和曲面光顺处理，这两点的处理，也是各种逆向工程软件重点解决的问题。

基于逆向工程的航空零件数字化建模技术研究孟飙; 张宇【期刊名称】《《滨州学院学报》》【年(卷),期】2019(035)004【总页数】5页(P17-21)【关键词】逆向工程; 三维建模; 点云数据【作者】孟飙; 张宇【作者单位】沈阳航空航天大学航空宇航学院辽宁沈阳110136【正文语种】中文【中图分类】TP391.7在航空部件的设计流程中，经常面临现有零件或模型设计参数的优化修改问题，需要在没有数模的情形下，根据既有产品的属性研发新产品。

通过逆向工程建模技术能够解决投入成本过高、研发期限长、质量不可控等一系列问题[1]。

本文基于发动机叶片逆向设计技术，提出了曲线拟合造型设计与曲面片拟合造型设计的逆向设计方法。

详细介绍了基于 CATIA 软件进行发动机叶片逆向造型设计的具体过程，完成了某型航空发动机叶片局域实体模型的逆向造型设计，为后续研究逆向造型设计的研究者提供可靠的参考数据，进而提高相关行业产品研发设计的效率。

1 数据采集与预处理通过逆向工程实现建模，首先要用激光扫描方法获得待建模实体零件的表面特征数据。

在采用激光器对零部件的型面进行扫描时，零件的特殊造型以及光线与拓扑干扰使得部分区域不易被扫描，零件表面特征的可测性难以得到保证，特别是通孔和深槽，现行的激光扫描方法不能完成对它们的检测。

在扫描点云时，因多次扫描、零件表面反光以及零件表面质量等影响，部分点云常常出现异常，使用这些点云进行逆向建模将会严重影响重构曲面造型的精确性。

因此，在曲面重构之前要对原始点云进行处理，以保证精确建模。

1.1 点云的降噪平滑处理对建模实体进行点云采集时，现场的光线、光源与零件表面反射等因素会使得点云产生部分噪声点。

零件表面质量和激光扫描测量方法等的限制也使得零件边界以及曲率变化较大的表面处存在较大的测量误差。

为保证逆向建模的质量满足后期使用的精度要求，需对原始点云数据进行降噪平滑处理。

平滑滤波方式是现在最常用的点云平滑降噪方式[2]，有以下3种(如图1所示)：用相邻点的中值替代原始点的中值滤波方式，该方式在去毛刺时相对其他方式具有很大的优势；平均值滤波方式则是使用各原始点的统计平均值取代原始点；应用最广泛的是高斯滤波方式，通过高斯滤波器在一定的区域内滤除高频噪音，它的权值是通过高斯分布来选择的，平均效果相比其他的滤波方式要小得多，可以相对无缺地保存初始点云特征。