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,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,#,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,#,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,#,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,#,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,#,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,#,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,#,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,#,逆向工程技术,2111102013,洪张舟,主要参考文献,先进制造技术,【,第二版,】,北京理工大学出版社,2009,年,8,月第二版,目录,一、逆,向,向工程,概,概述,二、逆,向,向工程,系,系统,三、逆,向,向工程,的,的关键,技,技术,四、快,速,速原型,制,制造技,术,术,一、逆,向,向工程,概,概述,返回总,目,目录,1、逆向,工,工程技,术,术概念,2、逆向,工,工程技,术,术应用,一般工,业,业产品,开,开发是,从,从确定,预,预期功,能,能与规,格,格目标,开,开始，,构,构思产,品,品结构,，,，然后,进,进行每,个,个零部,件,件的设,计,计、制,造,造以及,检,检验，,再,再经过,装,装配、,性,性能测,试,试等程,序,序完成,整,整个开,发,发过程,，,，每个,零,零部件,都,都有设,计,计图纸,，,，按确,定,定的工,艺,艺文件,加,加工。,这,这种开,发,发模式,称,称为预,定,定模式（prescriptivemodel），此,类,类开发,工,工作称,为,为正向,工,工程（forward engineering）或正向,设,设计，,产,产品正,向,向开发,的,的流程,如,如下图,所,所示。,逆向工,程,程概述,1、逆向,工,工程技,术,术概述,组件的,正,正向开,发,发流程,规格确,定,定,设计,制造,检验,逆向工,程,程是相,对,对于传,统,统正向,工,工程而,言,言的,数字化测量,CAD,模型重构,二维图样、技术文档,仿制改制产品,CAD/CAE,系统,CAM,系统,快速成型,RP,产品样件,模具,PDM,系统,实物样件,新产品,逆向工,程,程流程,图,图,2、逆向,工,工程技,术,术应用,（3）在没,有,有设计,图,图纸或,者,者设计,图,图纸不,完,完整以,及,及没有CAD模型的,情,情况下,（1）对产,品,品外形,的,的美学,有,有特别,的,的要求,，,，为方,便,便评价,其,其美学,效,效果，,设,设计师,广,广泛利,用,用油泥,、,、黏土,或,或木头,等,等材料,进,进行快,速,速且大,量,量的模,型,型制作,。,。通过,运,运用逆,向,向工程,技,技术将,这,这些比,例,例模型,用,用数学,模,模型表,达,达，通,过,过比例,运,运算得,到,到美观,的,的真实,尺,尺寸的CAD模型。,（2）需要,通,通过实,验,验来最,终,终确定,零,零件的,形,形状。,（4）艺术,品,品、考,古,古文物,的,的复制,。,。,（5）人体,中,中的骨,头,头和关,节,节等的,复,复制、,假,假肢制,造,造。,（6）特种,服,服装、,头,头盔的,制,制造要,以,以使用,者,者的身,体,体为原,始,始设计,依,依据，,此,此时，,需,需首先,建,建立人,体,体的几,何,何模型,。,。,二、逆,向,向工程,系,系统,返回总,目,目录,1、逆向,工,工程系,统,统组成,2、逆向,工,工程系,统,统的设,备,备与软,件,件,逆向工,程,程系统,1、逆向,工,工程系,统,统组成,（1）产品,实,实物几,何,何外形,的,的数字,化,化,1）零件,原,原型的,三,三维数,字,字化测,量,量,2）提取,零,零件原,型,型的几,何,何特征,。,。,（2）CAD模型重,建,建,1）零件,原,原型三,维,维重构,2）CAD模型的,分,分析及,改,改进,（3）产品,或,或模具,制,制造,2、逆向,工,工程系,统,统的设,备,备和软,件,件,（2）测量,测,测头,分,分接触,式,式和非,接,接触式,（1）测量,机,机有,三,三坐标,测,测量机,、,、多轴,关,关节式,机,机械臂,及,及激光,追,追踪站,等,等。,（3）数据,处,处理软,件,件,（4）模型重,建,建软件(CAD/CAM)模型重,建,建软件,包,包括三,类,类，一,是,是用于,正,正向设,计,计的CAD,/,/CAE/CAM软件，,但,但数据,处,处理和,逆,逆向造,型,型功能,有,有限；,二,二是集,成,成有逆,向,向功能,模,模块的,正,正向CAD,/,/CAE/CAM软件；,三,三是专,用,用产品,数,数据管,理,理（PDM）等软,件,件,（5）CAE软件,（6）CNC加工设,备,备,（7）快速,原,原型机,（8）产品,制,制造设,备,备,三、逆,向,向工程,的,的关键,技,技术,返回总,目,目录,1、数据,采,采集方,法,法,2、数据,的,的处理,数字化,测,测量是,逆,逆向工,程,程的基,础,础，在,此,此基础,上,上进行,复,复杂曲,面,面的建,模,模、评,价,价、改,进,进和制,造,造。数,据,据的测,量,量质量,直,直接影,响,响最终,模,模型的,质,质量。,1、数据,采,采集方,法,法,逆向工,程,程的关,键,键技术,接触式,测,测量,测量设,备,备,非接触,式,式测量,测量设,备,备,基于平,板,板探测,器,器X射线成,像,像系统,医学CT测量,测量方,法,法比较,优点,接触式探头发展已有几十年，其机械结构和电子系统已相当成熟，故有较高的准确性和可靠性。,接触式测量探头直接接触工作表面，与工件表面的反射特性、颜色及曲率关系不大。,缺点,为了确定测量基准点而使用特殊的夹具，不同形状的产品可能会要求不同的夹具，因此导致测量费用较高。,球形的探头易因接触力造成磨损，为了维持测量精度，需要经常校正探头的直径，不当的操作还会损坏工件表面和探头。,测量数度较慢，对于工件表面的内形检测受到触发探头直径的限制。,对三维曲面的测量，探头测量到的点是探头的球心位置，欲求得物体真实外型需要对探头半径进行补偿，因而可能引入修正误差。,接触式,测,测量,测量方,法,法比较,优点,不必作半径补偿，因为激光光点位置就是工件表面的位置。,测量数度非常快，不必像接触式探头那样逐点进出测量。,软工件、薄工件、不可接触的高精密工件可直接测量。,缺点,测量精度较差，因接触式探头大多使用光敏位置探测器来检测光点位置，目前其精度仍不够，约为,20,以上。,因非接触式探头大多是接收工件表面的反射光或折射光，易受工件 表面反射特性的影响，如颜色、曲率等。,非接触式测量只做工件轮廓坐标点的大量取样，对边线处理、凹孔处理以及不连续形状的处理较困难。,非接触,式,式测量,测量路,径,径是测,头,头的运,动,动轨迹,，,，在逆,向,向工程,的,的测量,流,流程中,是,是极其,重,重要的,一,一环，,其,其数据,规,规划的,效,效果将,直,直接影,响,响到整,个,个产品,模,模型逆,向,向工程,时,时间的,长,长短和,重,重构质,量,量。,特别是,在,在使用,三,三坐标,测,测量机,进,进行数,据,据测量,时,时，为,保,保证测,量,量精度,和,和运行,安,安全，,提,提高三,坐,坐标测,量,量机的,测,测量效,率,率的关,键,键。,设计测,量,量路径,的,的基本,原,原则：,1）安全,，,，即从,本,本测量,点,点移到,下,下一测,量,量点的,途,途中，,测,测头不,与,与工件,发,发生干,涉,涉；,2）路径,短,短、速,度,度快，,即,即根据,坐,坐标机,的,的加减,速,速特性,，,，测头,能,能以最,快,快的速,度,度到达,下,下一测,量,量点；,3）行走,路,路线自,然,然，减,少,少测头,运,运转的,空,空行程,和,和测头,的,的旋转,测,测量。,测量路,径,径规划,产品外,形,形数据,是,是通过,坐,坐标测,量,量机来,获,获取的,，,，一方,面,面，无,论,论是接,触,触式的,数,数控测,量,量机还,是,是非接,触,触式的,激,激光扫,描,描机，,不,不可避,免,免地会,引,引入数,据,据误差,，,，尤其,是,是尖锐,边,边和产,品,品边界,附,附近的,测,测量数,据,据，测,量,量数据,中,中的坏,点,点，可,能,能使该,点,点及其,周,周围的,曲,曲面片,偏,偏离原,曲,曲面。,另,另外，,由,由于激,光,光扫描,的,的应用,，,，曲面,测,测量会,产,产生海,量,量的数,据,据点，,这,这样在,造,造型之,前,前应对,数,数据进,行,行精简,。,。,主要包,括,括以下,内,内容：,坏点去,除,除，点,云,云精简,，,，数据,插,插补，,数,数据平,滑,滑，数,据,据分割,2、数据,的,的处理,坏点又,称,称跳点,，,，通常,由,由于测,量,量设备,的,的标定,参,参数发,生,生改变,和,和测量,环,环境突,然,然变化,造,造成的,，,，对于,手,手动人,工,工测量,，,，还会,由,由于误,操,操作是,测,测量数,据,据失真,。,。,坏点对,曲,曲线、,曲,曲面的,光,光顺性,影,影响较,大,大，因,此,此测量,数,数据预,处,处理首,先,先就是,要,要去除,数,数据点,集,集中的,坏,坏点。,常用方,法,法如下,：,：,直观检,查,查法,曲线检,查,查法,弦高差,法,法,坏点去,除,除,当测量,数,数据过,密,密，不,但,但会影,响,响曲面,的,的重构,速,速度，,而,而且在,重,重构曲,面,面的曲,率,率较小,处,处还会,影,影响曲,面,面的光,顺,顺性。,因,因此，,在,在进行,曲,曲面重,构,构前，,需,需要建,立,立数据,的,的空间,邻,邻域关,系,系和精,简,简数据,。,。,在均匀,精,精简方,法,法中，,通,通过以,某,某一点,定,定义采,样,样立方,体,体，求,立,立方体,内,内其余,点,点到该,点,点的距,离,离，再,根,根据平,均,均距离,和,和用户,指,指定保,留,留点的,百,百分比,进,进行精,简,简。,点云精,简,简,保留每,个,个子立,方,方体中,距,距中心,点,点最近,的,的点。,由于实,物,物拓扑,结,结构以,及,及测量,机,机的限,制,制，一,方,方面在,实,实物数,字,字化时,会,会存在,一,一些探,头,头无法,测,测到的,区,区域，,另,另一种,情,情况则,是,是实物,零,零件中,存,存在表,面,面凹边,、,、孔及,槽,槽等，,使,使曲面,出,出现缺,口,口，这,样,样在造,型,型时就,会,会出现,数,数据空,白,白现象,，,，影响,曲,曲面的,逆,逆向建,模,模。,目前应,用,用于逆,向,向工程,的,的数据,插,插补方,法,法主要,有,有,实物填,充,充法,造型设,计,计法,曲线、,曲,曲面插,值,值补充,法,法,数据插,补,补,由于在,数,数据测,量,量过程,中,中受到,各,各种人,为,为和随,机,机因素,的,的影响,，,，使得,测,测量结,果,果包含,噪,噪声，,为,为了降,低,低或消,除,除噪声,对,对后续,建,建模质,量,量的影,响,响，需,要,要对数,据,据进行,平,平滑滤,波,波。数,据,据平滑,主,主要针,对,对扫描,线,线数据,，,，如果,数,数据点,是,是无序,的,的，将,影,影响平,滑,滑的效,果,果。,通常采,用,用的滤,波,波算法,：,：,标准高,斯,斯(Gaussian,),)法,平均(Averaging)法,中值(Median)法，,数据平,滑,滑,数据分,割,割是根,据,据组成,实,实物外,形,形曲面,的,的子曲,面,
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