逆向工程技术知识讲解.ppt

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1、逆向工程技术为此，为适应现代先进制造技术的发展，需要将实物样件或手工模型转化为CAD数据，以便利用快速成形系统（RP）、计算机辅助制造系统(CAM)、产品数据管理（PDM)等先进技术对其进行处理和管理，并进行进一步的修改和再设计优化。此时，就需要一个一体化的解决手段：样品数据样品。逆向工程就专门为制造业提供了一个全新、高效的重构手段，实现从实际物体到几何模型的直接转换。作为产品设计制造的一种手段，在20世纪90年代初，逆向工程技术开始引起各国工业界和学术界的高度重视。1.2逆向工程的定义逆向工程（Reverseengineering，

2、简称RE）,也称反求工程、反向工程等。逆向工程起源于精密测量和质量检测，是80年代发展起来的反向的产品设计思想，是消化和吸收先进技术的一系列分析方法和应用技术的组合，它以已有的产品或技术为研究对象，将已存在的产品模型或实物模型转化为工程设计模型和概念模型，在此基础上对已存在的产品进行解剖、深化和再创造，是在已有设计基础上的再设计。逆向工程是集测量技术、计算机软硬件技术、现代产品设计与制造技术的综合应用技术[2]，是设计下游向设计上游反馈信息的回路。传统的产品开发流程是一种预定模式，即从市场需求出发，分析产品的功能描述、规格及预定指标。

3、然后再进行概念设计、总体设计和零部件设计，制定工艺流程、设计工装夹具，依据产品的设计蓝图完成加工制造。这种设计方法称为正向设计或顺向设计。产品的逆向工程则与之相反，它是从产品的实物样件出发，通过各种测绘技术和几何造型技术将其转化成CAD模型和图样，再制造产品。它改变了CAD系统从图纸到实物的传统设计模式，为产品的快速开发及原形化设计提供了一条新的途径。1.与正向工程的区别1.3逆向工程的工作流程逆向工程由离散数据获取、数据处理与曲面重构、快速制造三大部分组成（其体系结构如图1.1所示）。包含三维数据测量、数据预处理和曲线曲面重构三大关

4、键技术。逆向工程的一般过程分为样件三维数据获取、数据处理、原形CAD模型重建、模型评价与修正和快速制造五个阶段。数据处理建构曲线曲面三维重构点数据体素几何模型NC编程CAN加工STL分层RP制造实物样件三维测量图1.1逆向工程体系结构图1、点云数据预处理非接触式测量方法测得的数据非常庞大，并常常带有许多杂点、噪声点，影响后续的曲面、曲线创建过程。因此，需在曲面重构前，对点云进行一些必要的处理，以获得满意的数据，为曲面重构过程做好准备，即点云预处理。点云预处理主要包括多视点云的对齐、点云过滤、数据精简和点云分块。2、三维模型重构三维CA

5、D模型的重构是逆向工程的另一个核心和主要目的，是后续产品加工制造、快速成形、工程分析和产品再设计的基础。因此，CAD模型的重构是整个逆向工程中最关键、最复杂的一环。在逆向工程中，三维CAD模型的重构是利用产品表面的算乱点数据，通过插值或者拟合，构建一个近似模型来逼近产品模型。根据曲面拓扑形式的不同，目前逆向工程研究中，自由曲面建模手段分为两大类：第一种是以三角Bezier曲面为基础的曲面构造方法；第二种是以NURBS（非均匀有理B样条）曲线、曲面为基础的矩形域参数曲面拟合方法。3、重构模型质量评价在逆向工程中，从产品的实物模型，重构得

6、到了产品的CAD模型，根据这个CAD模型，一方面可以对原产品进行仿制或者重复制造，另一方面可以对原始产品进行工程分析、优化结构、实现改进、创新设计。两个方面都存在这样一个问题，即重构的CAD模型能否表现产品实物，两者之间的误差有多大。因此，应予以考虑的模型精度评价主要解决以下问题：（1）由逆向工程中重构得到的模型和实物样件的误差到底有多大。（2）所建立的模型是否可以接受。（3）根据模型制造的零件是否与数学模型相吻合。1.3逆向工程的应用领域1.在产品外形的美学有特别要求的领域，为方便评价其美学效果，设计师广泛利用油泥、黏土或木头等材料

7、进行快速且大量的模型制作，将所要表达的意图以实体的方式呈现出来，而不是采用计算机屏幕上缩小比例的物体投视图的方法。此时如何根据造型师制作出来的模型，快速建立三维CAD模型，就必须引入逆向工程技术。2.当设计需要通过试验测试才能定型的工件模型时，通常采用逆向工程的方法。比如航天航空、汽车制造领域，为了满足产品对空气动力学等的要求，首先要在实体模型、缩小模型的基础上经过各种性能测试。建立符合产品模型。此类产品通常由复杂的自由曲面拼接而成的，最终确认的实验模型必须借助逆向工程，转换为产品的三维CAD模型及其模具。3.在没有设计图纸或者设计图

8、纸不完整以及没有CAD模型的情况下，在对零件模型进行测量的基础上，形成零件的设计图纸或CAD模型，并以此为依据生成数控加工的NC代码或快速原型加工所需的数据，复制一个相同的零件。4.很多物品很难用基本几何来表现与定义，例