逆向工程关键技术的研究

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1、逆向工程关键技术的研究姓名:于海江学号:1082000504班级:10级5班专业:车辆工程沈阳理工大学研究生学院2011年3月摘要逆向工程技术能够降低成本、缩短交货时间、提高产品质量，提高企业在市场中的竞争力，在产品开发中具有重要的作用。本文对逆向工程中的关键技术进行了深入的研究和探讨。本文主要研究了逆向工程技术的三个关键环节:数据采集、数据处理和曲面重构。依据样件模型的外形特征，总结归纳了规划测量路径的策略，在对各种测量方法研究、对比和分析的基础上提出了数据采集方法选择的原则;结合实例研究了数据重定位、噪声去除、数据

2、精简、数据光顺和数据分割五种数据处理技术，探讨了不同形状点云数据应采取的具体处理方法，提出了点云数据处理的原则;通过对比分析Bezier曲线曲面、B一Spline曲线曲面、NURBS曲线曲面三种曲面的数学模型，得出NURBS曲线曲面具有诸多优点，己成为当前曲线曲面模型的主流，合理的规划路径、恰当的选择数据采集方法和数据处理方法能够构建高品质的曲面，而且能量光顺算法也能够提高曲面的光顺程度。该论文的研究工作丰富了工业产品造型设计的理论和方法，将促进逆向工程在工业设计中的应用和推广。关键词:逆向工程点云数据NURBS曲线曲

3、面重构曲面光顺1.1逆向工程概述“逆向工程”(ReverseEngineering，RE)，也称反求工程、反向工程等逆向工程起源于精密测量和质量检验，它是设计下游向设计上游反馈信息的回路[1]传统的产品实现通常是从概念设计到图样，再制造出产品，最后通过检测和性能测试，这种开发模式的前提是已完成了产品的蓝图设计或CAD造型，称为预定模式(PrescriptiveModel)，我们也称之为正向工程(或顺向工程)。正向工程流程如图1-1所示。图1-1正向工程开发流程图Fig.1-1Forwardengineeringflow

4、chart产品的逆向工程是根据零件(或原型)生成图样，再制造出产品。它是一种以先进产品设备的实物、样件、软件(包括图样、程序、技术文件等)或影像(图像、照片等)作为研究平台，应用现代设计方法学、生产工程学、材料学和有关专业知识进行系统分析和研究、探索掌握其关键技术，进而开发出同类的更为先进的产品的技术，是针对消化吸收先进技术采取的一系列分析方法和应用技术的结合[2]。逆向工程的流程如图1-2所示。广义的逆向工程包括形状(几何)逆向、工艺逆向和材料逆向等诸多方面，是一个复杂的系统过程。目前，大多数有关“逆向工程”技术的研

5、究和应用都集中在几何形状，即重建产品实物的CAD模型和最终产品的制造方面，称为“实物逆向工程”。这是因为一方面，作为研究对象，产品实物是面向消费市场最广、最多的一类设计成果，也是最容易获得的研究对象；另一方面，在产品开发和制造过程中，虽已广泛使用了计算机几何造型技术，但是仍有许多产品，由于种种原因，最初并不是由计算机辅助设计(ComputerAidedDesign，CAD)模型描述的，设计和制造者面对的是实物样件。为了适应先进制造技术的发展，需要通过一定途径将实物样件转化为CAD模型，以期利用计算机辅助制造(Compu

6、terAidedManufacture，CAM)、快速成型制造和快速模具(RapidPrototypingManufacture／RapidTooling，RPM／RT)、产品数据管理(ProductDataManagement，PDM)及计算机集成制造系统(ComputerIntegrateManufactureSystem，CIMS)等先进技术对其进行处理或管理。同时，随着现代测试技术的发展，快速、精确地获取实物的几何信息已变成现实。目前，这种从实物样件获取产品数学模型并制造得到新产品的相关技术，已成为CAD/CA

7、M系统中的一个研究及应用热点，并发展成为一个相对独立的领域。在这一意义下，“实物逆向工程”(简称逆向工程)可定义为：逆向工程是将实物转变为CAD模型数字化技术、几何模型重建技术和产品制造技术的总称。图1-2逆向工程开发流程图Fig.1-2Reverseengineeringflowchart1.1.1逆向工程在实际中的应用在制造业领域逆向工程有广泛的应用背景。在下列情形下，需要将实物模型转换为CAD模型：(1)尽管计算机辅助设计技术(CAD)发展迅速，各种商业软件的功能日益强大，但目前还无法满足一些复杂曲面零件的设计需

8、要，还存在许多使用粘土或泡沫模型代替CAD设计的情况，最终需要运用逆向工程将这些实物模型转换为CAD模型。(2)外形设计师倾向使用产品的比例模型，例如汽车外形设计广泛采用真实比例的木制或泥塑模型，以便于产品外形的美学评价，最终可通过运用逆向工程技术将这些比例模型用数学模型表达，通过比例运算得到美观的真实尺寸的CAD模型。(3)由于