3.5 逆向工程及快速原型制造

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1、第三章先进制造工艺技术第五节快速原型制造反求工程出现反求思维在工程中的应用源远流长，而提出这种术语并作为一门学问去研究，则是60年代初出现的日本在60年代初提出科技立国方针：一代引进、二代国产化、三代改进出口、四代占领国际市场ReverseEngineering反求工程定义广义定义：针对消化吸收先进技术的一系列分析方法和应用技术的组合。它是以先进产品设备的实物、软件（图纸、程序、技术文件等）或影像（图片、照片等）作为研究对象，应用现代设计理论方法、生产工程学、材料学和有关专业知识进行系统深入的分析和研究，探索其关键技术，进而开发出同类的先进产品。包括：设计反求（几何、材料）

2、、工艺反求等狭义定义：根据实物模型的坐标测量数据，构造实物的数字化模型（CAD模型），使得能利用CAD/CAM、RPM、PDM及CIMS等先进技术对其进行处理或管理。包括：几何形状的反求反求工程目标反求工程并不限于样件复制，目标是：在获得实物基本数据的条件下，对数据进行必要的处理，对模型进行分析、修改等。反求工程与正向工程正向工程：（正向设计）是根据市场需求，提出目标和技术要求，进行功能设计，变为产品市场需求，设计要求―>设计师的创造性活动―>产品怎么做反求工程：从已知事物的有关信息，去寻求这些信息的科学性、技术性、先进性、经济性、合理性、国产化的可能性等等，再回溯这些信息

3、的科学依据，即充分消化与吸收，更重要的是在此基础上进行改进、挖潜和再创造已知事物―>消化、再创造―>市场竞争的新产品为什么这样做反求工程步骤数据获取DataCapture数据预处理Preprocessing数据分块与曲面拟合SegmentationandSurfacefittingCAD模型生成CADmodelcreation测量机分类接触式三坐标测量机（CMMcoordinatemeasuremachine）机械手非接触式光学测量声学测量磁学测量破坏式——自动断层扫描接触式测量机工作方式：点触发，连续或间断式数据采集特点：不受物体表面颜色及光照的限制，对物体边界也能产生准

4、确的测量结果缺点：由于测头的限制，可能丢失某些测头不可到达的细节数据不能测量软材料测量速度受到机构运动的限制3DCoordinateMeasuringMachine三坐标测量机（CMM）一般工作台面是花岗岩，测头为宝石意大利COORD3公司半桥式CMM测量机龙门式CMMCMM系统组成计算机控制零件程序的执行和进行结果处理，实现与外设的通讯数控设备计算机和测量机的接口，控制测量机运动测量机机体底座、工作台、立柱、导轨、测头、驱动电机高精度三维测量仪花岗岩导轨气压轴承光学尺感应无牙螺杆自动触发探头机械手式测量机测量方法：操作者手持测量手臂，末端探针接触被测量物体表面时按下按钮，

5、记录坐标和探针手柄方向，通过串口线传到各种软件包上FaroARM手动式精度低，范围大Cimcore手动式接触式测量数据光学测量机激光三角形法激光测距法投影光栅法图像分析法特点：高速测量，短时间内测量大量的点缺点：对表面粗糙和表面漫反射率敏感（如透明、高光）激光三角形法原理：激光带投射到被测物体表面，反射光在图象传感器上成像，按照预设定的三角形光路原理的测到被测物体的坐标，物体的全轮廓是通过多轴可控机械运动辅助获得laserstripetriangulation原理图23,000pointspersecond.3DScanners三维激光扫描仪（3Dlaserscanners

6、）Scantech三维激光扫描仪非常便于安装在所有CNC机床上，无论其大小。可以安装于任何3轴、5轴铣床或3轴车床，激光扫描仪比探针扫描仪快10倍，还可以扫描柔软和易碎的物体。3DScannerCyberWare测量机Cyberware公司的三维扫描仪，在80年代就被迪斯尼等动画和特技公司采用，用于"终结者II"，"侏罗纪公园"，"蝙蝠侠II"，"机械战警"等影片。还用于快速雕塑系统。90年代的扫描仪可对人体全身扫描，给出对象的多边形、NURBS曲面、点、Spline曲线方式描述，可进行彩色扫描。扫描速率可达1.4万点/秒。3030RGB型扫描物体的尺寸在30cm，深度方向

7、测量精度100-400μm，用于动画、人类学研究、服装设计等方面。CyberWare测量机构成：平台传感器（光学系统）计算机处理软件Cyberware激光测距法激光束的飞行时间转化为被测点与参考平面间的距离投影光栅法采用普通白光将矩形光栅投影于物体表面，摄取变形光栅图像，根据灰度值变化，算出空间坐标ATOS流动光学三坐标测量系统atos贴标签定位Atos测量数据光照图图像分析法利用高分辨率的数码相机，拍摄多个图像，利用一个点在多个图像中的相对位置，通过视差计算距离，从而得到点的空间坐标。自动断层扫描逐层去除材料与逐