模具逆向工程中的对象数字化技术
逆向工程技术在模具设计中的应用
逆向工程技术在模具设计中的应用随着现代制造技术的不断发展，越来越多的企业开始重视模具设计和制造过程的自动化与智能化。
在这个背景下，逆向工程技术开始得到广泛应用，成为了提升模具设计和制造过程效率的重要手段之一。
本篇文章将围绕逆向工程技术在模具设计中的应用展开讲述。
一、逆向工程技术简介逆向工程（RE,Reverse Engineering）是一种通过扫描、测量等手段，将实物模型转化成数字模型的技术。
它是一种将已有的物理实体转化成数字信息的过程，目前主要应用于复杂曲面的扫描重建、模型的修复、电子产品的设计等领域。
在模具设计中，逆向工程技术的主要用途是实现现有产品的快速量产或改进设计，并通过数字化的方式直接进行加工，以提高设计和制造效率。
二、应用逆向工程技术的必要性对于模具设计工程师来说，从传统的手工设计到数字化设计，可以大大提高效率。
传统模具设计方式主要基于制图，而逆向工程技术可以通过扫描、测量等方式，将实物模型快速转化为数字模型，代替传统的手工制图步骤，大大提高了模具设计效率。
同时，在模具设计中，逆向工程技术还可以为工程师提供更加精确的数据，帮助他们更好地理解产品的物理属性和结构。
通过数字模型，设计师可以更精确地测量模型的尺寸、角度和曲率等，提高设计精度和设计效率。
三、逆向工程技术在模具设计中的应用案例案例一：艾默生电机公司的故障解决方案艾默生电机公司是一家大型的电动机生产企业，他们的生产流程中涉及很多模具的设计和制造。
在一次生产过程中，他们遇到了设计缺陷引起的现有模具无法正常使用的问题。
在传统的设计方法下，重新设计一个新的模具需要耗费大量的时间，延误了整个生产进程。
于是他们在模具设计中应用了逆向工程技术，在扫描和测量了现有模具之后，成功地将它们转化成数码模型，并对新模具进行了快速设计和加工，解决了生产线上的问题。
案例二：三星手机的数字化设计对于电子设备制造企业来说，如何在尽可能短的时间内制造出各种不同型号的电子产品是迫切需要解决的问题。
逆向工程技术-与模具数字制造技术
逆向工程技术-与模具数字制造技术1.绪论：简单介绍逆向工程技术和模具数字制造技术的概念及应用；.逆向工程技术的原理：描述逆向工程技术的原理，包括数据收集、采样、测量和建模；2.模具数字制造技术的原理：描述模具数字制造技术的原理，包括设计模型、数据处理和三维打印；.逆向工程技术与模具数字制造的比较：对比逆向工程技术和模具数字制造技术的优势和劣势；3.应用前景：介绍两项技术在未来的应用前景；.总结：总结两项技术的发展前景及展望未来的应用。
第一章: 绪论逆向工程技术是一种利用实体物品的三维尺寸、纹理信息采集、识别和表达的技术。
它可以将实物精确地数字化，并以3D图形的形式表示出来。
它主要应用于CAD/CAM/CAE系统中，可以将实际产品转化成数字模型，从而简化设计过程，降低设计成本，提高设计效率。
而模具数字制造技术则是一种将CAD设计模型直接生产出实物的技术。
它使用CAD/CAM设计模型，操作CNC机器，从而制造出精密的实物零件和部件。
模具数字制造技术的主耍应用领域包括汽车、机械、建筑、航空航天以及日用品等行业，使得个性化定制和快速原型测试成为可能。
第二章：逆向工程技术的原理逆向工程技术的基本原理包括数据收集、采样、测量和建模。
首先，从客观物体中收集数据。
然后，对数据进行采样，以准确反映物体表面的结构特征。
接下来，对收集到的数据进行测量，以获取实体物体的三维尺寸信息。
最后，根据收集到的数据建立三维模型。
数据收集采用激光扫描等方式，可以比较精确地把实体物体的表面信息转换为数字信息，从而识别物体的结构信息。
采样时, 采用空间抽样的方法，可以对物体细节处理，以使模型更加准确。
测量时，采用X、Y、Z的方式，精确的识别出物体的三维尺寸信息。
最后，建模时，借助相关软件，将物体的尺寸信息整合成三维模型。
第三章：模具数字制造技术的原理模具数字制造技术的原理包括设计模型、数据处理、三维打印等。
设计模型是将客观物体的尺寸信息转化为CAD设计模型, 这可以使用逆向工程技术来实现。
模具设计制造中逆向工程技术的应用
模具设计制造中逆向工程技术的应用摘要：模具市长/市场竞争越来越激烈，新产品层出不穷，技术水平不断提高。
模具企业不仅要快速开发产品，还要进行创新设计。
逆向工程具有快速、高效、高质量开发新产品的优点，广泛应用于模具设计和生产，具有广阔的发展前景。
关键词：模具设计制造；逆向工程技术；应用引言逆向工程(ReverseEngineering，Re)(也称为逆向工程)是基于现有产品模型逆向启动产品设计数据、通过测量设备获取产品的3D数据、重复使用逆向软件重建产品的3D模型的技术。
立体成像(SL)是以液体光敏树脂为材料的三维打印技术之一，打印时在紫外激光扫描光敏树脂表面、扫描区域进行光聚合固化，成为零件截面的薄层，固化逆向工程在模具、汽车、航空等领域有很好的应用前景，结合三维打印技术很好。
1.逆向工程技术在人们生活水平不断提高的过程中，现代技术产品的换代越来越快，产品功能呈现出多种发展趋势。
模具制造要快，质量好，更新快。
传统模具制造不能满足客户需求，采用现代模具制造技术加工，通过三维反扫描技术可以有效满足现代工业生产的实际需求。
逆向工程又称逆向工程、逆向工程等。
通过工程塑料零件的物理基础，三维扫描技术，获取三维点云数据信息，利用逆向工程软件进行模型处理和设计，获取工程塑料零件的各种模型参数信息。
2.逆向工程技术的分类逆向工程技术可根据请求的数据分为几何逆向材料、工艺逆向材料和逆向材料。
几何反演是根据实际样本几何截面的数字化信息对样本CAd模型进行反演。
使用三维扫描仪专业准确地扫描物理对象，处理收集的产品的三维数据，在软件中实现可重构的CAD数据模型，获得样品的三维实体模型。
3D实体模型可让您生产产品或模具、对原始产品进行不同程度的修改以及模拟。
工艺逆向和材料的逆向反应是对制造工艺和产品使用过程的推理，得出实用的产品制造方法。
3.模具设计制造中逆向工程技术的应用流程3.1数据测量与采集测量和数据采集是防塑料模具设计的第一步，基于测量过程中侧头是否与工件接触，目前接触模具的测量精度高，对工件的表面光和颜色没有特殊要求，但在测量过程中必须严格控制测量速度，以免损坏侧头。
逆向工程技术及其在模具设计制造中的应用分析
逆向工程技术及其在模具设计制造中的应用分析1. 引言1.1 介绍逆向工程技术及其在模具设计制造中的重要性逆向工程技术是一种通过反向分析、扫描、建模和制造的技术手段，可以将已有的物体或产品进行数字化重建。
在模具设计制造领域，逆向工程技术扮演着至关重要的角色。
逆向工程技术可以帮助设计师快速获取并理解产品的实际形状和结构，节省研发时间，提高设计效率。
逆向工程技术可以对现有模具进行快速反馈和修正，从而提高模具设计的准确性和稳定性。
逆向工程技术还可以帮助制造商在产品更新换代时快速复制原有模具，降低生产成本，提高生产效率。
2. 正文2.1 逆向工程技术的基本原理逆向工程技术的基本原理是通过对已有的物体或产品进行扫描、测量和分析，以获取其几何形状、结构、材料属性等信息，然后使用这些信息进行数字化建模、设计和制造新的产品或进行产品改进。
逆向工程技术通常包括以下几个步骤：1. 数据采集：通过3D扫描、光学测量、摄影测量等手段获取物体的表面形状和结构信息，也可以通过X射线、CT扫描等技术获取内部结构信息。
2. 数据处理：将采集到的数据进行处理和分析，包括数据清理、数据配准、建模等步骤。
通常需要使用CAD软件进行数据处理和建模。
3. 数字化建模：根据采集到的数据，进行三维数字化建模，生成几何模型、工程图纸等设计数据。
4. 设计与仿真：基于数字化建模数据进行产品设计、工艺设计、性能分析、模具设计等工作，可以使用CAD/CAM软件进行设计和仿真。
5. 制造与验证：基于数字化设计数据，进行数控加工、3D打印、快速成型等制造过程，然后进行产品验证和测试。
逆向工程技术的基本原理就是通过数据采集、处理、建模和制造来实现对现有产品的重建和改进，从而实现产品设计与制造的快速和灵活性。
逆向工程技术的发展对模具设计制造领域具有重要的意义和应用价值。
2.2 逆向工程技术在模具设计中的具体应用1. 借助逆向工程技术，可以快速获取现有模具的设计数据，包括尺寸、形状、结构等信息。
逆向工程技术及其在模具设计制造中的应用分析
逆向工程技术及其在模具设计制造中的应用分析1. 引言1.1 逆向工程技术及其在模具设计制造中的应用分析逆向工程技术是一种通过分析、解构和重建现有产品或零部件来获取设计信息的技术。
在模具设计制造领域，逆向工程技术的应用越来越广泛。
通过逆向工程技术，工程师们可以快速精准地获取现有产品的相关信息，对模具设计制造过程起到了至关重要的作用。
逆向工程技术可以帮助工程师们快速了解产品的整体结构和设计细节，从而为模具设计提供重要的参考。
通过对现有产品进行逆向扫描和数学建模，工程师们可以准确获取产品的尺寸、形状、曲面等参数，为模具设计提供准确的数据支持。
逆向工程技术在模具制造中的应用也是十分重要的。
通过对现有产品进行逆向扫描和数学建模，可以为模具制造过程提供精准的加工路径和参数，提高模具的加工质量和效率。
逆向工程技术还可以帮助工程师们快速制造出复杂形状的模具，提升生产效率。
逆向工程技术在模具设计制造中的应用非常广泛，为工程师们提供了强大的工具和支持。
未来，随着逆向工程技术的不断发展和完善，将会为模具领域带来更多的创新和发展机遇。
逆向工程技术的重要性将会更加凸显，促进模具设计制造领域的进步和发展。
2. 正文2.1 逆向工程技术概述逆向工程技术是一种通过扫描、建模和分析物体表面的技术，以获取其设计意图和原始数据的过程。
逆向工程技术可以应用于多个领域，包括模具设计制造。
在模具设计中，逆向工程技术可以帮助工程师快速获取已有产品的三维数据，包括形状、尺寸和结构等信息，从而在设计新模具时提供重要参考。
逆向工程技术通常包括三个主要步骤：扫描、建模和分析。
通过3D扫描技术对模具进行扫描，获取其表面的几何数据。
然后，利用建模软件将扫描得到的数据转化为数字模型，包括CAD模型和点云数据。
通过对模型进行分析，工程师可以识别出模具的设计缺陷或潜在问题，并进行相应的优化和改进。
逆向工程技术的发展为模具设计带来了许多便利。
它可以节省设计时间和成本，提高设计的准确性和可靠性。
模具设计制造中逆向工程技术的应用
模具设计制造中逆向工程技术的应用摘要：模具市场竞争越来越激烈，新产品不断涌现，技术水平不断提高。
模具企业不仅要快速开发产品，还要创新设计逆向工程具有快速、高效、高质量地开发新产品的优势，在模具设计和生产中得到广泛应用，具有广阔的发展前景。
关键词：模具设计制造；逆向工程技术；应用引言模云智能制造系统的实施，实现了模具产品的设计数字化、生产自动化和管控智能化，是一个信息化和自动化高度整合的模具智能制造平台。
系统的开发与应用，将模具生产制造过程端到端打通，实现了模具企业的智能化和精细化管理，有效提高了产品质量，降低了运营成本，提升了企业效益。
1逆向工程技术现代技术产品越来越快，生活水平不断提高，产品特性呈现出各种趋势。
这意味着模具制造中需要快速、高质量和快速的更新。
传统模具设计不能满足客户的需求，并由现代模具设计技术进行处理。
三维逆采样技术可有效满足现代工业生产的实际需求。
逆向工程也称为逆向工程技术，它基于物理设计元素，使用三维扫描技术捕获三维点云数据，使用逆向工程软件进行模型处理和设计，最后检索设计模型的模型参数。
1基本思路及总体框架模云智能制造平台以实现模具智能制造为目标，运用现代IT、物联网、云计算、大数据、3D虚拟等技术，涵盖知识管理、CAD设计、CAPP工艺设计、CAM程序设计、精密加工、CMM自动检测校正、APS自动排产、ROBOT机器人等内容，是一个为模具企业提供管理、设计、制造信息化技术服务的云平台。
模云智能制造平台基于SaaS服务方式，通过互联网浏览器、移动APP等形式为模具企业提供服务，开箱即用的服务模式开启了互联网+智能制造的新模式，为解决模具企业(特别是中小模具企业)存在的品质、成本和效率问题提供帮助。
2逆向工程技术的应用流程分析(1)点云数据采集。
改造过程以建立点云数据和模型为基础，这些数据和模型在实践中具有不同的特征，为更好地利用逆向工程技术的中心作用奠定了良好的理论基础。
简析模具设计制造中逆向工程技术的应用
简析模具设计制造中逆向工程技术的应用随着社会的发展以及各个行业的不断进步，模具行业作为国家战略性新兴产业之一，也在不断地发展壮大。
而模具设计制造则是模具行业发展的重要组成部分之一，在整个模具生产过程中起到关键作用。
逆向工程技术作为新兴技术，在模具设计制造中也发挥着越来越重要的作用。
本文将从应用场景、应用流程、应用意义等方面，对逆向工程在模具设计制造中的应用做一些简要分析。
一、应用场景逆向工程技术在模具设计制造中的应用主要有以下几个方面：1.产品结构分析逆向工程技术可以通过对产品的解剖、测量、分析等手段，深入了解产品的结构、材料、特性等方面的信息。
通过对这些信息的分析，可以为模具的设计制造提供更加准确的数据和依据。
2.模具检测与维修对于已经制造好的模具，逆向工程技术可以通过对其进行测量、分析等方式，发现其中的问题，并对模具进行修补。
同时，逆向工程技术还可以用于对模具的使用状态进行监测，发现隐蔽的问题并及时进行处理。
3.新产品开发在新产品开发的过程中，逆向工程技术可以帮助设计师对产品进行结构分析，并从中获得关键的数据，如产品的尺寸、材料、外观等方面的信息，从而为模具的设计提供更加准确的依据。
二、应用流程在实际应用中，逆向工程技术主要分为以下几个步骤：1.测量逆向工程技术的第一步是测量。
对于模具产品，需要使用三维扫描、三坐标测量等手段进行测量并建立模型。
2.建模在测量完成后，需要使用相关软件对所得数据进行建模并生成三维模型。
建模的过程中需要考虑到模型的准确性、精度、完整性等方面的问题。
3.分析建模完成后需要对所得数据进行分析。
在分析过程中需要对模型的材料、尺寸、外观等方面的信息进行深入了解，并从中提取出模具生产过程中所需要的重要数据。
4.制造最后，根据分析得到的数据，需要进行模具的制造。
在制造过程中需要考虑到使用的材料、模具的结构设计等方面的问题，并确保生产出的模具符合所需的要求。
三、应用意义逆向工程技术在模具设计制造中的应用，具有以下几方面的意义：1.提高生产效率逆向工程技术可以对产品的结构、尺寸、材料等方面的信息进行全面了解，从而为模具的设计和制造提供更加准确的数据，进而提高模具的生产效率。
RE和RP技术在模具制造中的应用与发展
RE和RP技术在模具制造中的应用与发展随着科学技术的快速发展，人类制造技术不断更新换代，近几十年尤为迅速。
现在，RE和RP技术成为了现在的热门，那么是么是RE和RP？所谓的指的分别是逆向工程和快速成型制造。
逆向工程是以现代设计理论、方法、技术为基础,运用各种专业人员的工程设计经验,知识和创新思维,对已有的产品进行解剖,分析,重构和再创造的一门技术。
它通过实物或原型，用扫描设备将实物的数据获取，然后导入反求软件进行还原数据与修改，再用CAD对其进行修改创新以及分析，最后通过快速成型设备将产品制造出来。
快速成型是在现代CAD/CAM技术、激光技术、计算机数控技术、精密伺服驱动技术以及新材料技术的基础上集成发展起来的。
不同种类的快速成型系统因所用成形材料不同，成形原理和系统特点也各有不同。
但是，其基本原理都是一样的，那就是"分层制造，逐层叠加"，类似于数学上的积分过程。
他们两者是分不开的，re的原产品数据的采集，处理及设计，之后由rp的数据转换与生产出产品。
可以这么说re是生产中的指导员，rp是生产中的执行者。
Re和rp技术在各个领域中得到了广泛应用，下面我们谈谈它们在模具设计与制造中的应用。
应用在模具设计与制造中后，最明显的表现是生产周期大大缩短，成本也随之降低。
逆向工程使我们快速的得到CAD模型，不用再花很多的时间在建模上，使我们在得到一件成品后，为方便日后修模，把它的CAD三维模型反求下来保存。
在快速成型的支持下，我们能够快速的的到样件，为检查设计产品的漏洞提供参考也能够给商家快速的了解到产品的信息。
RE与RP技术带动了制造业的快速发展。
反求工程在模具制造中的应用列子如下。
在模具定型上，为取得最终符合要求的模具，最初设计的模具型面都是要经过一定的反复修改过程的。
但是这些改变，却未能及时地反应在最初的CAD模型上。
这时，就需要借助逆向工程技术中的CAD模型重建功能，以及表面数字化来进行制造过程中的设计模型的修改变更。
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王亚元
介绍了模具逆向工程设计中的不同对象数字化技术，阐述了结构光光栅投影三维测量技术的原理，给出了利用该原理测量的过程和测量结果，最后指出该方法在模具逆向工程设计中有广泛的应用前景。
一、引言
逆向工程广泛应用于飞机、汽车、医疗设备、工艺品、玩具等模具设计中。
逆向工程图根据现有的产品或模型，通过数字化测量设备取得产品或模型的云状数据，再利用云状数据通过曲面重构获得产品或模型的数据模型，从而为创新设计提供基础。
二、数字化方法
目前，用来采集物体表面数据的测量设备和方法多种多样，其工作原理也各不相同。
各种测量方法的具体分类如图1所示。
图1 数字化方法的分类
在接触式测量方法中，三坐标测量机是应用最广泛的一种测量设备。
而在非接触式测量方法中，基于三角形法的激光扫描和基于相位光栅投影的结构光法被认为是目前最成熟的三维形状测量方法。
三坐标测量机的测量精度高，对环境(如：温度、湿度、防震等)要求也高，接触法测量的测头在工件上要逐点测量，所以测量速度较慢，三坐标测量机一般用作零件的形位误差检测。
另外，被测工件的材质也不能过软，因此，现在三坐标测
量机一般较少用于逆向工程中的表面数字化测量。
三角法是根据光学三角形测量原理，利用激光光源和光敏元件之间的位置和角度关系来计算零件表面点的坐标数据，是目前应用较广泛的一种方法。
可分为点光源、线光源和面光源测量法。
该测量方法使用方便，运算速度也快，因而广泛应用在逆向工程测量中。
但是，该测量方法在应用上有许多定位参数要求，对于大型工件的测量不够方便。
结构光法：结构光三维视觉在对景物或物体三维信息提取中占有重要地位，产品已经非常成熟。
在航空摄影中有广泛的用途，现在也在工业界广泛应用，ATOS 测量系统是这种方法的典型代表。
其他的表面数字化方法由于受到各方面条件的限制，在工业产品逆向工程中应用不够成熟，现在应用还较少。
下面以结构光法为例，介绍船用螺旋桨模具设计中的表面数字化方法。
三、螺旋桨的表面数字化方法
1. 仪器介绍
采用德国GOM公司的ATOS400型三维光学扫描仪。
仪器的扫描精度为5~50um;仪器的测量范围：175㎜×140㎜~1700㎜×1360㎜；点云密度：0.035~1㎜(在1.2m×0.96m测量面积)；该测量系统可以在1min内完成一幅包括430000个像素点的图像的测量，精度达 0.03㎜。
2. 仪器工作原理
仪器由1个光栅投射器、2台1300000像素的数码摄像机和1台工作站计算机组成。
仪器采用非接触式几何光学法测量微型元件的形貌轮廓，运用条纹结构光经由投射器将条纹光栅投射至待测物表面，再以CCD摄影机作取像动作，最后合并格雷氏编码与相位移法计算得到其绝对相位，配合三角测量原理便可得到待测物三维形貌轮廓。
这种方法采用光学投射器将光栅投影于物体表面，在表面上形成由被测物体表面形状所调制的光栅条纹三维图像(如图2所示)，该三维条纹图像由处于另一位置的摄像机拍摄，从而获得光栅条纹的二维变形条纹图像。
条纹的变形程度取决于光学投射器与摄像机之间的相对位置和物体表面形廓(高度)。
直观上，条纹在法线方向的位移(或偏移)与物体表面深度成比例，扭结表示了平面的变化，不连续显示了表面的物理突变或间隙。
当光学投射器与摄像机之间的相对位置一定时，由变形的条纹图像可以重现物体表面形廓，即可以对物体进行三维表面测量。
图2 条纹结构光测量法
图3为结构光成像模型，其中(Xw，Yw，Zw)为世界坐标系，(Xc，Yc，Zc)为摄像机坐标系，(X，Y)为图像坐标系。
摄像机坐标系的原点在世界坐标系中的坐标为(Ix，0，Iz)。
将世界坐标系下的点变换到摄像机坐标系的点的步骤为：首先作平移[-Ix，0，-Iz]然后绕OcXc轴旋转180°，再绕OcYc轴旋转B角，最后再变换到图像坐标系中。
图3 条纹结构光成像模型
世界坐标系与摄像机坐标系坐标变换可用下式来表示：
设结构光入射平面通过点(0，0，Pz)，其方程为
图像坐标系与摄像机坐标系变换关系为
由关系式(1)、(2)、(3)可以得到被测物体表面上任一点在世界坐标系下的坐标(Xw，Yw，Zw)与图像坐标系的变换关系，即结构光三维成像模型为：
(4)式中：
其中f为摄像机焦距，Xu、Yu为像素点在图像坐标系中的坐标。
结构光三维成像模型中的Pz、Ix、Iz、H、B、f等的参数值可以通过摄像机标定来确定。
3. 扫描实例
工件为一个塑料制成的螺旋桨模型，如图4所示。
图4 工件
面贴上参考标记点，以便于计算机对多幅照片点云的精确拼合。
为了完整地扫描一个三维物体，通常需要从不同的角度多次扫描。
为获得完整的工件点云数据，单幅扫描的点云必须合并到统一的坐标系统。
扫描时要求每一幅照片都至少要看到不在同一直线上的3点，且后一幅照片必须要看到前一幅照片的至少3个参考点。
扫描完毕后形成的点云数据可以利用仪器自带的ATOSV5.3.0系统处理，提取工件表面的特征，包括：圆孔，槽孔，矩形孔、槽，边界线，进行拼合、对齐、三角网格化、错误消除、消除碎片、光顺、过滤等的计算，生成三角网格数据，形成stl、igs等文件格式，直接用于快速原型制造，然后设计、制造模具，或导入UG、CATIA或IMAGEWARE等软件重构模型后再设计、制作模具。
图5为工件扫描完毕后，将stl格式的数据模型在CATIA软件中进行重构的模型。
图5 工件的导入CATIA中的STL模型
四、结束语
结构光三维扫描具有大量程、大视场、较高精度、光学条纹或结构光特征图像信息提取简单、实时性强及主动受控等特点，近年来在模具设计中得到了愈来愈广泛的应用。
同时由于使用高能量光源照明，可以在自然环境下工作，抗杂光干扰能力强。
实践证明，采用光栅投影法对三维物体形状进行自动检测，速度快，精度较高，是很有应用价值的非接触光学测试技术，因此在模具逆向工程设计中有广阔的应用前景。