快速制造技术3D打印技术逆向工程测量技术简介.pdf

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1、第1章逆向工程测量技术简介在当今信息化的社会，制造业的竞争日趋激烈，产品更新速度不断加快，生产方式趋于小批量、多品种，因此产品开发的速度和制造技术的柔性显得特别重要。在实际应用中，经常需要由实物快速制造模具或在它的基础上改进设计。在此背景下，由实物直接获得三维CAD（ComputerAidedDesign）模型的技术即逆向工程（ReverseEngineering，RE）应运而生并得到快速发展。逆向工程技术是测量技术、数据处理技术、图形处理技术和加工技术相结合的一门结合性技术。随着计算机技术的飞速发展和上述单元技术的逐渐成熟，近年来在新产品设计开发中愈来愈多的被得到应

2、用，因为在产品开发过程中需要以实物(样件)作为设计依据参考模型或作为最终验证依据时尤其需要应用该项技术，所以在汽车、摩托车的外形覆盖件和内装饰件的设计、家电产品外形设计、艺术品复制中对逆向工程技术的应用需求尤为迫切。所谓逆向工程是将数据采集设备获取的实物样件表面或表面及内腔数据，输入专门的数据处理软件或带有数据处理能力的三维CAD软件中进行处理和三维重构，在计算机上复现实物样件的几何形状，并在此基础上进行原样复制、修改或再设计，该方法主要用于对难以精确表达的曲面形状或未知设计方法的构件形状进行三维重构和再设计。1.1.逆向工程测量技术的产生和发展1.1.1.逆向工程测

3、量技术出现和发展的时代背景二次大战中，几十个国家卷入战祸，饱受战争创伤。特别是战败国，在二战结束后，急于恢复和振兴经济。日本在20世纪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”，其中在汽车、电子、光学设备和家电等行业上最为突出。为了要国产化的改进，迫切需要对别国产品进行消化、吸收、改进和挖潜。这就是反求设计(ReverseDesign)或逆向工程(ReverseEngineering)，这两者是同一内涵，仅是不同国家的不同提法。发展到现在，己成为世界各国在发展经济中不可缺少的手段或重要对策，逆向工程的大量采用为日本的经济振兴、

4、进而创造和开发各种新产品奠定了良好基础。实际上，任何产品问世，包括创新、改进和仿制的，都蕴含着对已有科学、技术的继承和应用借鉴。因而反求思维在工程中的应用已源远流长，而提出这种术语并作为一门学问去研究，则是20世纪60年代初出现的。市场经济竞争机制已渗透到各个领域，如何发展科技和经济，世界各国都在研究对策。从共性特征可概括为以下4个方面对策：(1)大力提倡创造性。包括新的思维方式、新原理、新理论、新方案、新结构、新技术、新材料、新工艺、新仪器等等。对于发展一个国家的国民经济来说，创造性是永恒主题。(2)研究和应用新的设计理论、方法去改造和完善传统的方法，以便能既快又好

5、地设计出新型产品。(3)把计算机应用广泛地引入产品设计、开发的全过程(预测、决策、管理、设计制造、试验、销售服务等)中，以期达到这些过程的一体化、智能化和自动化。(4)研究和应用逆向工程，以便能在高的起点去创造新产品。1.1.2.逆向工程测量技术的发展和深化现代设计理论和方法包括通用的(不针对具体工程专业)和专用的(针对工程专业)的两大范畴。科技发展日新月异，如果说早期的反求活动偏于模仿性、经验性、粗略近似的技术活动，用传统的、常规的方法基本可以胜任，那么对现代产品中高新技术和复杂多样的技术就无能为力。例如用断裂力学设计的产品，使用中出现裂纹是正常的，要想用经典力学去

6、反求是无法解释的；高次方组合曲线或曲面的零件断面，不掌握优化技术就难以消化；引进产品中的某些零件寿命可精确地给出多少小时多少分，如不掌握疲劳和可靠性设计方法，该零件的寿命就会是个谜。逆向工程包含的内容和知识面很广，不同专业产品又有不同的领域。诸如原理、方案、功能、性能、参数、材质、结构、表面状况、精度和公差、工艺过程、油品、试验和检测、使用规范、维修、运输、可靠性、经济性、贮存等等都要寻究“为什么”的答案，要找出其先进科学的和落后不足的细节。引进产品不一定都先进，盲目吸收掩盖了落后，不适合国情是虚假的先进，最后都要吃大亏，都不是真正的反求的目标。反求过程中，如何用现代

7、设计理论、方法和技术去寻求符合国情的适用技术，是提高国产化零件质量的核心问题。寻找适用技术就是再创造，一旦突破，成效显著，有时可使产品上水平、上档次。顺便指出，开展逆向工程的研究和应用，有助于人才培养。人们需要通过学习、创造、发明去发现新事物，而反求本身既是学习又可尽快掌握高新技术，缩小差距。发达国家重视反求，正在发展中国家更要重视和掌握这种艺术和技术。要完成一项反求任务，进而再创造，需学习和掌握众多知识和经验，促使人们不断去探讨“为什么这样做”，进而深化提高到“应该怎样做”。特别是中外合资和技术引进后的国产化，有大量反求工作。国产化就要创新，反求本