逆向工程技术在机械领域的应用

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1、逆向工程技术专业：机械制造与自动化姓名：学号：201003620401逆向工程技术在机械领域的应用逆向工程技术已成为联系新产品开发过程中各种先进技术的纽带，并成为实现新产品快速开发的重要技术手段。介绍了逆向工程的概念、技术流程、测量系统、常用软件以及实际应用。  逆向工程技术(ReverseEngineering)是近几年迅速发展起来的一门新兴学科，也称为反求工程。从广义讲，逆向工程可分为：实物逆向、软件逆向和影像逆向三大类。在机械领域中，逆向工程应用主要集中在实物逆向，即在没有产品零件图纸或者图纸不完整以及没有CAD模型的情况

2、下，按照现有零件的实物，利用3D测量系统获取数字化信息，再通过CAD技术重新构造实物CAD模型的过程。它与传统的正向设计有着很大差别。通过逆向工程所获得的CAD模型，再经过CAM或RP系统可以复制一个外型尺寸相同的零件实物。逆向工程与顺向工程。逆向工程技术已成为联系新产品开发过程中各种先进技术的纽带，并成为实现新产品快速开发的重要技术手段。一般来说，逆向工程包括形状反求、工艺反求和材料反求等几个方面。在机械领域的实际应用中，主要包括以下几个方面：①对已有零件的复制，再现原产品的设计意图；②当原始设计不可得时，用于对已有产品的改型

3、或仿型设计；③在设备维修中对个别损坏或磨损零件的复制；④在美学设计特别重要的领域，通常采用真实比例的木制或泥塑模型来评估设计的美学效果，再通过逆向工程进行设计；⑤当设计需要实验才能定型的工件模型时，通常采用逆向工程的方法，例如，在航天航空领域，为了满足空气动力学等要求，需要进行风洞实验的产品模型；⑥数字化模型的检测，如检验产品的变形分析、焊接质量以及零件实物与CAD模型的比较等。 1逆向工程数据采集技术  数据的采集是指通过特定的测量设备和测量方法获取产品表面离散点的三维几何坐标数据。高效、准确地采集到产品表面的三维几何坐标数据

4、，是实现逆向工程的基础和关键技术之一。根据测量的方式不同，可以将三维测量设备分为接触式和非接触式两大类型。1．1接触式测量系统  接触式三坐标测量机(CoordinateMeasureMachine，CMM)可谓接触式测量的代表。接触式三坐标测量机通常是基于受力变形的原理，通过探头测取三维几何坐标数据。操作者事先设计规划好测量途径与方式，三坐标测量机便会按照所指定的路径测取三维几何坐标数据。一般来说，接触式三坐标测量机测量较稳定，易于定位，测量精度高，对被测物体的材质和色泽没有特殊要求。其主要缺点是测量效率低，测量探头的半径必须

5、进行补偿，并且有可能会出现探头测不到的盲区。使用自动测量还有较多的参数必须决定，包括探头形状和大小、扫瞄间隔、步进距离、误差容许量、扫瞄速度、扫瞄方向等，这些都过分依赖操作者的经验，特别是在测量复杂产品零件时，确定最优的采样策略和路径较困难。另外，由于存在测量力，接触式三坐标测量机无法在一些软质表面进行测量。1．2非接触式测量系统  非接触式测量根据测量原理的不同，大致有光学测量、超声波测量、电磁测量等方式。在逆向工程中最为常用是较为成熟的光学测量方法。其可分为：①基于光学三角形原理的激光扫描法；②基于相位偏移测量原理的莫尔条纹

6、法；③基于工业CT断层扫描图像法；④立体视觉测量方法。使用非接触测量产品零件测量速度快，不需要进行探头半径补偿。由于不存在测量力，可对橡胶、油泥、人体头像或超薄形物体进行扫描。但工件坐标定位较困难，测量精度较低，陡峭面不容易测量，另外被测产品零件表面特征(颜色、反光度、粗糙度、形状等)对测量的精度影响较大。        2逆向工程的数据处理及常用软件  数据处理是逆向工程的一个重要的技术环节，它决定了CAD模型重建过程是否能够方便、准确地进行。使用测量设备测取的三维几何坐标数据都是一些离散点的点云数据，其中存在着噪声点，所以还

7、需要相应的软件来处理点云数据。点云数据的处理包括噪声去除、多视对齐、数据精简、数据光顺、数据分割等诸多方面。目前比较常用的逆向工程软件有：(1)Geomagic。美国RainDrop(雨点)公司的逆向工程CAD软件，具有丰富的数据处理手段，可以根据测量数据快速构造出多张连续的曲面模型。处理复杂形状或自由曲面形状时，效率比传统CAD软件提高了10倍。另外还可为新兴应用提供理想的选择，如定制设备大批量生产、即定即造的生产模式以及原始零部件的自动重造。(2)Imageware。作为UGNX中提供的逆向工程造型软件，ImageWare具

8、有强大的测量数据处理、曲面造型、误差检测功能。可以处理几万至几百万的点云数据。根据这些点云数据构造的A曲面(CLASSA)具有良好的品质和曲面连续性。ImageWare的模型检测功能可以方便、直观地显示所构造的曲面模型与实际测量数据之间的误差以及平面度、真圆度等