逆向工程技术PPT课件.ppt

1、1逆向工程技术逆向工程技术2一、逆向工程技术概述一、逆向工程技术概述1.1.概念概念正向工程（或顺向工程）逆向工程(Reverse Engineering)(也称反求工程、反向工程等)：将实物转化为CAD模型相关的数字化技术、几何模型重建技术和产品制造技术的总称。32.2.应用领域应用领域u对产品外形有特殊美学要求的领域，为了方便产品的美学评价，需要由造型设计师用油泥等材料制作真实尺寸模型.u由于学科发展水平的限制，产品设计需要通过试验测试才能定型的工件模型。如汽车发动机气道、航空发动机的涡轮叶片、航空器的外形等。一、逆向工程技术概述一、逆向工程技术概述4u实物的外形是由自由曲面组成，正向设计

2、方法难以满足精度要求，如高尔夫球杆头部造型、鞋楦等。2.2.应用领域应用领域一、逆向工程技术概述一、逆向工程技术概述52.2.应用领域应用领域u艺术品、考古文物的修复与复制。艺术品和考古文物大多为手工制品，具有复杂外形，对其精确的修复与复制可借助于逆向工程。u特种服装、头盔的制造要以使用者的身体为原始设计依据，需要建立人体的几何模型。因此，逆向工程技术可用于航空、航天、汽车、摩托车、模具工业及其它行业，它是技术引进的一个重要手段。一、逆向工程技术概述一、逆向工程技术概述63.3.技术流程技术流程实物样品实物样品数据获取数据获取数据处理数据处理CADCAD模型重构模型重构纸质技术文档纸质技术文档

3、CAD/CAMCAD/CAM系统系统快速成型快速成型仿制改造产品仿制改造产品批量生产产品批量生产产品制造系统制造系统产品样件产品样件模具模具一、逆向工程技术概述一、逆向工程技术概述测量设备7 二、数据获取二、数据获取 数据测量方法接触式非接触式触发式连续式光学式非光学式 激光三角法 结构光法 激光测距法 干涉法 图像分析法 CT测量法 MRI测量法 超声波测量法 层析扫描法1.1.测量方法测量方法三坐标测量机（CMM）3D扫描仪抄数机82.2.测量设备测量设备三坐标测量机(CMM)桥式便携式龙门式 二、二、数据获取数据获取 悬臂式9非接触式扫描仪2.2.测量设备测量设备 德国：GOM公司的AT

4、OS，Steinbichler公司的COMET 瑞士：FARO公司的激光扫描仪 韩国：SOLUTIONIX公司的REXCAN系列扫描仪 美国：Cyberware公司的人体三维彩色扫描仪，CGI公司的 层析断层测量机国内测量设备的发展也十分迅速 10余家三坐标测量机厂家 非接触式：北京天远，深圳华朗，西安交通大学等 二、数据获取二、数据获取 102.2.测量设备测量设备 二、数据获取二、数据获取 扫描头控制器被测样件计算机COMET 400 测量系统测量范围：390295mm 测量距离：820mm每幅点云：450,000 测量精度：0.1mm113.3.数据获取注意事项数据获取注意事项 合理选择

5、测量设备 测量设备的标定 环境控制 被测件预处理 样件特点、精度要求、测量效率、设备成本等。在设备搬运、环境变化或长期停用后，可能导致标定值偏移，故应重新标定。振动、温度、光线等。孔、槽、凹边的填充、表面喷涂着色、粘贴特征点。二、数据获取二、数据获取 12 三、数据处理三、数据处理 采用非接触方法获取的数据通常非常庞大，被称作点云（Point Clouds）。为了获得完整、准确的数据，需要在模型重建前进行数据处理。是数据获取是否进行多次测量多视对齐数据光顺数据插补数据精简数据分割噪点去除否131 1噪点去除噪点去除噪点：测量误差点 直接识别：明显的异常点和散乱点 曲线检查法：用最小二乘法通过截

6、面数据的首末点拟合曲线 角度判断法：检查点沿扫描线方向与前后两点形成的夹角是否小于允许值。弦高差方法：连接检查点前后两点，计算检查点到连线(弦)的距离 被集成到逆向软件中 三、数据处理三、数据处理 142 2多视对齐多视对齐 三、数据处理三、数据处理 Polyworks的IMAlign模块152 2多视对齐多视对齐 三、数据处理三、数据处理 粘贴特征点163 3数据光顺数据光顺 在汽车、摩托车覆盖件的应用中，对表面的光顺性往往有很高的要求，通常要求达到A级(Class A)曲面品质。G0连续：位置连续，即曲面间没有缝隙，但可能有锐利边缘，不常用。G1连续：切线连续，制作简单，成功率高，常用于小

7、家电面的相交处。G2连续：曲率连续，视觉效果光滑流畅，是A级曲面的最低标准。G3连续：曲率的变化率连续G4连续：曲率变化率的变化率连续反光效果完美，通常用于汽车设计 数据光顺：对点云进行滤波。常用的滤波算法有高斯(Gaussian)滤波、平均(Averaging)滤波和中值(Median)滤波，在Imageware软件中即提供了这三种滤波方式 数据光顺 点云精度 三、数据处理三、数据处理 174 4数据插补数据插补原始点云完成插补后的点云样件复杂结构测量机的限制无法测到的区域（凹边、孔、突起、拐角等处）数据“空白”可用Polyworks软件的IMEdit模块来实现数据插补。三、数据处理三、数据

8、处理 18按距离精简按弦偏差精简原始点云平均精简5 5数据精简数据精简 采用非接触式测量仪对大型样件进行测量时，会得到海量点云。三、数据处理三、数据处理 196 6数据分割数据分割被测样件多个自由曲面多个规则曲面多个平面分割单个的曲面或平面点云合理的方法构造曲面片整体曲面模型拼接、缝合 三、数据处理三、数据处理 三角面片模型STL格式快速成型机厚度20 四、四、模型重构模型重构曲面重构 实体模型1 1曲面重构曲面重构Imageware：点处理模块、曲面处理模块和评价模块。视图区工具条菜单条示例点云状态栏滚动条21 四、四、模型重构模型重构1.1 点云处理点云显示点云精简点云光顺1 1曲面重构曲

9、面重构22 四、四、模型重构模型重构点云的圈选 沿任一方向截取点云 1 1曲面重构曲面重构1.1 点云处理点云分割23沿某一轴线方向的系列平面截取点云 沿一条曲线的系列平面截取点云 四、四、模型重构模型重构1.1 点云处理1 1曲面重构曲面重构24 四、四、模型重构模型重构1 1曲面重构曲面重构1.2 曲面构造 由点云拟合均匀曲面 构造双向放样曲面 25由边界曲线生成曲面 构造放样曲面 四、四、模型重构模型重构1 1曲面重构曲面重构1.2 曲面构造26由曲线网格构造曲面 构造旋转曲面 轮廓线圆 四、四、模型重构模型重构1 1曲面重构曲面重构1.2 曲面构造更多资料下载汽车设计网：27构造扫略曲

10、面 发生线路径1路径21.3 曲面修改 四、四、模型重构模型重构1 1曲面重构曲面重构1.2 曲面构造调整曲面控制点更多资料下载汽车设计网：28构建曲面凸缘 曲面倒圆 四、四、模型重构模型重构1 1曲面重构曲面重构1.3 曲面修改29曲面桥接曲面合并 四、四、模型重构模型重构1 1曲面重构曲面重构1.3 曲面修改曲面裁剪30 四、四、模型重构模型重构1 1曲面重构曲面重构1.4 曲面评价曲面与点云的误差 曲面的光顺度31 四、四、模型重构模型重构322 2CADCAD模型模型 四、四、模型重构模型重构在曲面重构软件中将曲面保存为igs格式，再导入CAD软件。332 2CADCAD模型模型 四、四、模型重构模型重构34五、应用实例五、应用实例汽车车身轮仓曲面构造汽车车身轮仓曲面构造原始点云35五、应用实例五、应用实例36五、应用实例五、应用实例37五、应用实例五、应用实例