逆向工程及快速原型制造.docx

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1、反求设计与快速制造学院机电工程学院专业机械工程年级班别学号学生姓名指导教师2017年7月逆向工程与快速原型制造技术1.逆向工程1.1逆向工程的定义逆向工程技术（ReverseEngineering,RE），反求工程、反向工程等，它的思想最初是来自从油泥模型到产品实物的设计过程，随后发展形成一项以先进产品、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）作为研究对象，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。作为消化吸收先进技术的一种手段，在21世纪90年代初，逆向工程技术

2、开始引起各国工业界和学术界的高度重视，特别是随着现代计算机技术及测试技术的发展，利用CAD/CAM技术、先进制造技术来实现产品实物的逆向工程，已成为逆向工程技术应用的主要内容。传统的产品实现通常是从概念设计到图样，再制造出产品，我们称之为正向工程（或顺向工程），而产品的逆向工程是根据产已有的品（或零件）生成图样，再得到产品（或零件）的模型，并以此对已有的产品进行剖析、理解、改进，是对已有设计的再设计。另一方面，在产品开发和制造过程中，虽已广泛使用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

3、，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（ComputerAidedManufacture，CAM）、快速原型制造和快速模具（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。“实物逆向工程”（简称逆向工程）又可定义为：逆向工程是和将实物转变为CAD模型相关

4、得数字化技术、集合模型重建技术和产品制造技术的总称。1.2逆向工程的原理逆向工程（ReverseEngineering,RE）是对产品设计过程的一种描述。在工程技术人员的一般概念中，产品设计过程是一个从无到有的过程，即设计人员首先在大脑中构思产品的外形、性能和大致的技术参数等，然后通过绘制图纸建立产品的三维数字化模型，最终将这个模型转入到制造流程中，完成产品的整个设计制造周期。这样的产品设计过程我们称为“正向设计”过程。逆向工程产品设计可以认为是一个“从有到无”的过程。简单地说，逆向工程产品设计就是根据已经存在的产品模型，反向推出产品设计数据（包括设计图纸或数字模型）的过程。从这个意

5、义上说，逆向工程在工业设计中的应用已经很久了。早期的船舶工业中常用的船体放样设计就是逆向工程的很好实例。随着计算机技术在制造领域的广泛应用，特别是数字化测量技术的迅猛发展，基于测量数据的产品造型技术成为逆向工程技术关注的主要对象。逆向工程技术可以认为是将产品样件转化为三维模型的相关数字化技术和几何建模技术的总称。逆向工程大致分为五个步骤：(1)设计前的准备工作。设计之前应确定设计的整体思路，对实物模型进行系统的分析，划分出模型的特征区，确定模型的基本构成形状的曲面类型，这些关系到相关软件的选择和软件模块的确定；(2)零件原形的数字化。根据测量对象的特点确定扫描方法以及扫描设备，利用3

6、D扫描测量设备来获取零件实物表面点的三维坐标值；(3)提取零件的几何特征。按测量数据的几何属性对其进行分割，分割方法一般可分为两类，一类是基于边界分割法，一类是基于区域分割法。区域分割法将相似几何特征的点划为同一区域，具有明确的几何意义，是较为常用的分割方法；(4)零件CAD模型的重建。将分割后的三维数据在CAD系统中分别做表面模型的拟合，并通过表面片的拼接获取零件实物表面的CAD模型；(5)重建CAD模型的检验与修正。由于测量得到的数据点往往存在一些数字误差，所以需要对曲面或曲线进行光顺处理，提高曲面质量。另外还要检验重建的CAD模型是否满足精度或其他试验性能指标的要求，对不满足要

7、求的应进行适当的调整修改，直至达到零件的标准。实物模型数据处理STL文件快速原型NC数据生成NC加工三维重构数字化测量逆向工程流程图1.2.1数字化测量曲面的数字化就是在样件表面提取点的坐标值并将其以二维或三维数据点集的形式存放起来的过程。曲面的数字化涉及的主要内容是数据测量问题，数据测量方法主要依据测量设备（数字化测量仪）的不同而不同。目前逆向工程所用曲面的数字化就是在样件表面提取点的坐标值并将其以二维或三维数据点集的形式存放起来的过程。曲面的数字化涉及