逆向工程技术的发展趋势.doc

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1、引言逆向工程也称反求工程或反向工程，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，并在此基础上对已有的产品进行剖析、理解和改进，是对已有设计的再设计。从广义讲，逆向工程可分以下三类：(1)实物逆向：它是在已有产品实物的条件下，通过测绘和分折，从而再创造；其中包括功能逆向、性能逆向、方案、结构、材质等多方面的逆向。实物逆向的对彖可以是整机、零部件和组件。(2)软件逆向：产品样本、技术文件、设计书、使用说明书、图纸、有关规范和标准、治理规范和质量保证手册等均称为技术软件。软件逆向有三类：既有实物，又有全套技术软件；只有实物而无技术软件；没有实物，仅有全套或部

2、分技术软件。(3)影像逆向：设计者既无产品实物，也无技术软件，仅有产品的图片、广告介绍或参观后的印彖等，设计者要通过这些影像资料往构思、设计产品，该种逆向称为影像逆向。目前，国内外有关逆向工程的研究主要集中在几何外形的逆向，即重建产品实物的CAD,称为:实物逆向工程”。逆向工程与顺向工程如下图I所示：2逆向工程数据丈量技术数据丈量是通过特定的丈量设备和丈量方法获取产品表面离散点的几何坐标数据，将产品的几何外形数字化。其丈量原理是：将被测产品放置于三坐标丈量机的丈量空间内，可以获得被测产品上各个丈量点的坐标位置，根据这些点的空间坐标值，经过计算机数据处理，拟合形成丈量

3、元素，如圆、球、圆柱、圆锥、曲面等，经过数学计算的方法得出其外形、位置公差及其它几何量数据。高效、高精度地获取产品的数字化信息是实现逆向工程的基础和关键。现有的数据采集方法主要分为两大类：(1)接触式数据采集方法接触式数据采集方法包括使用基于力的击发原理的触发式数据采集和连续式扫描数据采集、磁场法、超芦波法。接触式数据采集通常使用三坐标丈量机，丈量时可根据实物的特征和丈量的要求选择测头及其方向,确定丈量点数及其分布，然后确定丈量的路径，有时述耍进行碰撞的检查。触发式数据采集方法采用触发探头，触发探头又称为开关测头，当测头的探针接触到产品的表而时，由丁•探针受理变形触

4、发采样开关，通过数据釆集系统记下探针确当前坐标值，逐点移动探针就可以获得产品的表面轮廓的坐标数据。常用的接触式触发探头主要包括:机械式触发探头、应变片式触发探头、压电陶瓷触发探头。采用触发式测头的优点在于：适用于空间箱体类工件及已知产品表面的丈量；触发式探头的通用性较强，适用于尺寸丈量和在线应用；体积小，易于在狭小的空间内应用；由于丈量数据点时丈量机处于匀速直线低速状态，丈量机的动态性能对丈量精度的影响较小。但由丁测头的限制，不能丈量到被测零件的一些细节Z处，不能丈量一些易碎、易变形的零件。另外接触式丈量的测头与零件表面接触，丈量速度慢，丈量后述要进行测头补偿，数据

5、量小，不能真实的反映实体的外形。(1)非接触式数据采集方法非接触式数据采集方法主耍运用光学原理进行数据的采集，主要包括：激光三角形法、激光测距法、结构光法以及图像分析法等。非接触式数据采集速度快、精度高，排除了由丈量摩擦力和接触压力造成的丈量谋茅，避免了接触式测头与被测表面由丁•曲率干涉产生的伪劣点题目，获得的密集点云信息量大、精度高，测头产生的光斑也可以做得很小，叮以探测到一般机械测头难以丈量的部位，最大限度地反映被测表面的真实外形。非接触式数据采集方法采用非接触式探头，由于没有力的作用，适用于丈量柔软物体；非接触式探头取样率较高，在50次/秒到23000次/秒之

6、间，适用于表面外形复杂，精度要求不特别高的未知曲面的丈量，例如：汽车、家电的木模、泥模等。但是非接触式探头由于受到物体表面特征的影响(颜色、光度、粗糙度、外形等)的影响较大，目前在多数情况下其丈量误差比接触式探头要大，保持在10微米级以上。该方法主要用于对易变形零件、精度要求不高零件、要求海量数据的零件、不考虑丈量木钱及其相关软硬件的配套情况卜•的丈量。总之，在可以应用接触式丈量的情况下，不要采用非接触式丈量；在只丈量尺寸、位置要素的情况下尽量采用接触式丈量；考虑丈量本钱且能满足要求的情况卜，尽量采用接触式丈量；对产品的轮廓及尺寸精度要求较高的情况下采用非接触式扫描

7、丈量;对离算点的丈量采用扫描式;对易变形、精度要求不高的产品、要求获得大量丈量数据的零件进行丈量时采用非接式丈量方法。3逆向工程数据处理技术数据处理是逆向工程的一项重要的技术环节，它决定了后续CAD模型重建过程能否方便、正确地进行。根据丈量点的数口，丈量数据可以分为一般数据点和海量数据点；根据丈量数据的规整性，丈量数据又可以分为散乱数据点和规矩数据点；不同的丈量系统所得到的丈量数据的格式是不一致的，且几乎所冇的丈量方式和丈量系统都不可避免地存在误差。因此，在利用丈量数据进行CAD重建前必须对丈量数据进行处理。数据处理工作主要包括：数据格式的转化、多视点云的拼合、