逆向工程的毕业设计
眼部按摩器三维模型逆向重构毕业设计

眼部按摩器三维模型逆向重构毕业设计眼部按摩器是一种常见的美容工具,它可以通过按摩眼部周围的肌肤,促进血液循环,缓解眼部疲劳和眼袋问题。
在本毕业设计中,我将使用逆向工程技术对眼部按摩器进行三维模型的重构。
一、设计背景随着现代人生活节奏的加快和工作压力的增大,越来越多的人出现了眼部问题,如黑眼圈、眼袋等。
为了解决这些问题,市场上出现了各种各样的眼部按摩器。
然而,目前市场上大多数产品都是基于传统设计理念和经验制作的,缺乏科学依据和精确度。
在本毕业设计中我将使用逆向工程技术对现有产品进行重构。
二、逆向工程简介逆向工程是一种通过扫描物体表面并分析其结构和功能来创建三维模型的技术。
它通常包括以下步骤:扫描物体表面、数据处理与分析、建立三维模型等。
三、重构目标本毕业设计的重构目标是创建一个高精度、符合人体工学原理的眼部按摩器三维模型。
通过逆向工程技术,我将对现有产品进行扫描和分析,并根据分析结果进行优化设计。
四、扫描与数据处理1. 扫描设备选择:在本毕业设计中,我将选择激光扫描仪作为扫描设备。
激光扫描仪可以通过发射激光束并测量其反射回来的时间来获取物体表面的几何信息。
2. 扫描过程:我会将眼部按摩器放置在一个固定的平台上,然后使用激光扫描仪沿着物体表面进行扫描。
扫描过程中需要注意保持扫描仪与物体之间的距离和角度一致,以获取准确的数据。
3. 数据处理与分析:得到扫描数据后,我将使用适当的软件对数据进行处理和分析。
我会对原始数据进行滤波和去噪处理,以去除不必要的干扰。
我会使用三维重建算法将点云数据转换为三维模型。
五、优化设计1. 人体工学原理:眼部按摩器应该符合人体工学原理,即适应人体的解剖结构和运动规律。
在优化设计中,我将参考眼部解剖学知识和人体工学原理,确保眼部按摩器的形状和尺寸符合人眼周围的曲线和轮廓。
2. 功能性改进:根据市场调研和用户需求分析,我将对现有产品的功能进行改进。
增加不同模式的按摩功能、加热功能等,以提高用户体验。
Benz CLK 车身逆向工程设计车身设计毕设论文

第一章概述1.1引言制造业长期以来一直是发达国家的国民经济支柱,约占整个国民生产总值的60% 以上。
随着社会及科学技术的发展,市场对制造业提出了许多新的要求。
与传统的相对稳定的市场相比,现在市场的主要特点是:①产品生产周期缩短,更新速度变快;②产品品种不断增加,生产批量不断减少;③产品的质量、价格和交货期是企业生存的关键。
针对这些特点,从事制造业的企业必须采用新的技术、管理与经营手段来适应市场变化,满足市场要求,才能求生存、谋发展。
CAD/CAM 技术就是在这种背景下应运而生的。
CAD/CAM 技术的出现和发展使传统的机械制造生产过程发生了极其深刻的变化。
其中设计过程由人工经验设计转化为自动化或半自动化的理论设计与优化设计,并对生产过程作全局最优化的组织与控制[1]。
CAD/CAM 技术的推广与应用大大缩短了产品开发周期,促进了多品种、少批量和单件加工模式的发展,并保证了质量,降低了成本。
传统的CAD 产品开发过程是根据市场需求,提出目标和技术指标,进行功能设计,由设计数据构造产品的几何模型,再经过数控加工等一系列的活动形成产品的过程。
其中几何造型技术在现代工业产品的设计与制造中已得到广泛的应用,体现在将抽象的高层次概念经过造型手段得到CAD 模型,然后进行后续操作,如有限元分析、数控加工指令生成、性能评测、模型修改等。
这一过程称为“正向设计”,或“正向工程”(Forward Engineering, FE)。
然而在许多情况下,设计工作所面对的现实是,只有产品样件与实物模型,而缺乏产品的原始设计资料和图纸。
为了适应先进制造技术的发展,需要将这些样件或模型还原为CAD 模型。
这种根据实物模型或样件的测量数据,建立数字化模型并作造型的方法,可以加快新产品的开发过程。
近年来,这种从实物样件获取产品设计与制造工艺等相关信息的技术,已发展为CAD/CAM 中一个相对独立的范畴,统称为“逆向工程”或“反求工程”(Reverse Engineering, RE)。
本科毕业设计(论文)逆向工程技术

目录摘要 (1)第一章绪论 (5)1.1逆向工程简介 (5)1.1.1逆向工程的概念 (5)1.1.2逆向工程的现状及应用 (6)1.1.3逆向工程的一般步骤 (9)1.2测量工具ATOSⅠ介绍 (10)1.3软件Pro/E介绍 (13)1.4CATIA软件介绍 (16)1.5本课题的意义和内容 (19)第二章逆向工程中的测量技术 (19)2.1测量方式 (20)2.2零件扫描过程 (22)2.3本章小结 (25)第三章逆向工程的后处理及三维建模 (26)3.1逆向工程的后处理 (26)3.1.1逆向工程后处理的要求 (26)3.1.2曲线与曲面的连续性 (27)3.1.3曲线的拟合 (27)3.1.4曲线的构建 (28)3.1.5点数据处理 (29)3.1.6曲线的构建和分析 (31)3.1.7曲面构建与分析 (33)3.2基于CATIA软件下逆向后处理 (36)3.2.1 CATIA曲面重构工具介绍 (36)3.2.2平面特征 (38)3.3曲面重构具体过程[4][5][6] (38)3.5曲率分析 (47)3.4本章小结 (49)第四章基于Pro/E的玩具汽车结构设计及虚拟装配 (50)4.1 各个零部件的设计 (50)4.1.1规则实体重构方法 (50)4.1.2零件设计的一般步骤 (50)4.2虚拟装配 (56)4.3本章小结 (61)第五章结论 (61)参考文献 (63)致谢 (65)摘要逆向工程技术是数字化与快速响应制造大趋势下的一项重要技术,是CAD领域中一个相对独立的范畴。
逆向工程是一项开拓性、综合性、实用性较强的技术,逐渐成为产品开发中不可或缺的一环。
逆向工程能够提高设计精度,获得较高的模型质量,缩短设计和制造周期,具有广阔的应用前景,因此受到各国工业界和学术界的高度重视。
本文研究了逆向工程的关键技术,并应用于玩具车覆盖件的模型重建。
逆向工程的关键技术包括:数据获取、数据处理和模型重建。
基于逆向工程和SLA的“小猪”设计造型及加工毕业设计

摘要科技发展和市场竞争对产品设计提出了更高的要求,即产品多样化、外形美观、更新换代周期缩短;同时, 也促进了产品设计、制造过程的发展。
近年来, 许多产品的制造要求基于现有的原型或实物, 由此产生了反向工程(Reverse Engineering, RE) 的概念。
本文主要是介绍反求工程的概念及其起源,并对其关键技术进行详细的介绍,以及论述反求工程的用途、应用现状和前景,并对快速成型做简单介绍,并记述了在本次课程中的一次课程实验。
关键词:反向工程;RE;快速成型;SLA;应用情况;发展前景;实验;1、反求工程的基本概念科技发展和市场竞争对产品设计提出了更高的要求,即产品多样化、外形美观、更新换代周期缩短;同时, 也促进了产品设计、制造过程的发展。
近年来, 许多产品的制造要求基于现有的原型或实物, 由此产生了反向工程(Reverse Engineering , RE) 的概念。
反向工程是指根据实物模型测得的数据, 构造CAD 模型, 继而进行分析制造。
在传统的产品设计制造过程中, 新产品设计起源于由功能需求产生概念设计, 再进行详细设计, 最终产生完整CAD 模型, 继而进行分析、制造。
与反向工程对应, 称通常的产品设计、制造过程为正向工程。
反向工程是缩短产品开发周期的一种有效途径, 特别是形状复杂的物体或自由曲面组成的物体,例如: 流线型物体、人体器官、雕塑品、模具等。
反求工程(Reverse Engineering)这一术语起源于20世纪60年代,但对它从工程的广泛性去研究,从反求的科学性进行深化还是从20世纪90年代初刚刚开始。
反求工程类似于反向推理,属于逆向思维体系.它以社会方法学为指导,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,在工程设计领域,它具有独特的内涵,可以说它是对设计的设计。
反求工程技术是测量技术,数据处理技术,图形处理技术和加工技术相结合的一门结合性技术.随着计算机技术的飞速发展和上述单元技术是逐渐成熟,近年来在新产品设计开发中愈来愈多的被得到应用,因为在产品开发过程中需要以实物(样件)作为设计依据参考模型或作为最终验证依据时尤其需要应用该项技术,所以在汽车,摩托车的外形覆盖件和内装饰件的设计,家电产品外形设计,艺术品复制中对反求工程技术的应用需求尤为迫切。
毕业设计

软件反求设计的基本内容
3)影像反求法
既无实物,又无技术软件,仅有产品照片、图片、广 告介绍、参观印象和影视画面等,设计信息量最少,基于 这些信息来构思、想象开发新产品,称之为影像反求,这 是反求设计中难度最大的并最富有创新性的设计。影像反 求设计本身就是创新过程,目前还未形成成熟的技术,一 般要利用透视变换和透视投影,形成不同透视图,从外形、 尺寸、比例和专业知识,去琢磨其功能和性能,进而分析 其内部可能的结构。
影像反求设计过程一般可分为以下几个步骤:
1)收集影像资料; 2)根据影像资料进行原理方案分析,结构分析; 3)原理方案的反求设计与评估; 4)技术性能与经济性的评估。
影像反求设计的基本内容
3逆向工程设计的基本步骤
(1)分析阶段:对反求对象的功能原理,结构形状、材 料性能、加工工艺等方面有全面深入的了解.明确其关键 功能及关键技术,对涉及特点和不足之处做出评估。
2
逆向工程设计的程序
2.逆向工程设计的基本方法
1)实物反求法 实物反求的对象往往是引进比较先进的产品实物,通过对产品的设 计原理、结果、材料、制造工艺、包装、使用等多方面的进行分析、 研究和再创造,最终研制出与原产品相近或更佳的新产品。实物反求 有两项基本工作,即反求分析和反求设计。
国外的病理组织脱水机
三维模型重构技术
点云图
三维模型
5逆向工程的应用
1)由于某些原因,在只有产品或产品的工装.没有图纸和 CAD模型的情况下,却需要对产品进行有限元分析、加工、 模具制造或者需要对产品进行修改等等,这时就需要利用 反求工程手段将实物转化为CAD模型。
2)对外形美学要求较高的零部件设计,例如在汽车的外形设 计阶段是很难用现有的CAD软件完成的。通常都需要制作 外形的油泥模型,再用反求工程的方法生成CAD模型。
毕业设计论文正文-汽车仪表盘的逆向设计

摘要汽车仪表盘不仅能反映汽车的造型风格,而且还是汽车上重要的信息显示窗口,能集中、直观、即时、准确地提供汽车在行驶过程中的各种动态状况,让驾驶人员可以通过汽车仪表不断反馈的信息,对汽车进行适时有效的控制:汽车仪表是驾驶人员与汽车进行信息交流和互动的重要界面。
人们对美好事物的追求,使得现代仪表盘造型逐步注重美感。
因此设计出线条优美,曲面平滑,极富动感,由自由曲面拼接而成的仪表盘成为了仪表盘发展的必然趋势。
同时CAD/CAE/CAM技术的发展与应用,以及塑料模具工艺技术的改进,新材料的应用,这些都对汽车仪表盘的设计提出了新的要求。
而其中的逆向设计,因能缩短设计周期降低设计成本,在汽车仪表盘的设计中得到了越来越广泛的应用。
逆向设计的软件中,CATIA因其强大的曲面模块和逆向模块,备受设计者们的青睐。
如何更好的逆向设计出仪表以及更加规范的逆向设计流程,正是设计者们在积极探索研究的课题。
关键词:汽车仪表盘;信息显示;发展趋势;逆向设计; CATIAAbstractCar dashboards, not only to reflect the car's styling, but also important information in the car window, focused, intuitive, real-time, accurate delivery of the car in the process of moving a variety of dynamic conditions, so that drivers can continue through the car dashboard feedback, timely and effective control of the car: the car dashboard to the driver and vehicle information communication and interaction interface.The pursuit of better things, making the modern instrument panel shape and gradually focus on beauty. Design beautiful lines, smooth surface, very dynamic, stitched together by the free surface of the dashboard has become the inevitable trend of development of the dashboard. The development and application of CAD / CAE / CAM technology, as well as plastic mold technology improvements, the application of new materials, which are on the car dashboards, design the new requirements.The reverse design, because it can shorten the design cycle to reduce design costs in the design of the car dashboard more widely used. CATIA the reverse design of the software ,because of its strong surface module and reverse modules, much of the designers of all ages. How to better the reverse design of the instrument, as well as more standardized reverse design flow, is the designers to actively explore the research topic.Keywords: car dashboard; information display; trends; reverse design; CATIA目录摘要 (I)Abstract (II)1绪论.................................................................................................................................... - 1 -1.1塑料件成型工艺..................................................................................................... - 1 -1.1.1 塑料件的结构设计................................................................................... - 1 -1.1.2塑料件成型方法.......................................................................................... - 3 -1.2逆向工程的发展概述............................................................................................. - 5 -1.3 逆向设计软件CATIA ......................................................................................... - 7 -1.3.1 CATIA软件的简介.................................................................................. - 7 -1.3.2 CATIA的逆向设计模块.......................................................................... - 8 -1.4本论文研究目的和工作内容................................................................................. - 8 -2 汽车仪表盘概述............................................................................................................. - 10 -2.1 汽车仪表盘简介................................................................................................ - 10 -2.1.1汽车仪表盘定义...................................................................................... - 10 -2.1.2 汽车仪表盘各符号的含义..................................................................... - 10 -2.2汽车的组合仪表及工作原理............................................................................... - 13 -2.3汽车仪表盘的计流程........................................................................................... - 14 -2.3.1风格造型.................................................................................................. - 14 -2.3.2结构及特征设计...................................................................................... - 16 -2.3.3 零件详细设计......................................................................................... - 16 -2.3.4装配设计.................................................................................................. - 17 -2.3.5仪表板总成开发流程图.......................................................................... - 17 -2.4 汽车仪表盘的发展趋势.................................................................................... - 18 -3 汽车仪表盘的逆向设计................................................................................................. - 20 -3.1 点云的采集.......................................................................................................... - 20 -3.2 点云的前期处理及三角化.................................................................................. - 21 -3.3 逆向建模.............................................................................................................. - 23 -3.3.1逆向各曲面............................................................................................. - 23 -3.3.2带参倒角................................................................................................. - 27 -3.3.3 实体加厚................................................................................................. - 29 -4 设计数模的审查确定............................................................................................. - 31 -4.1 数模的审查.......................................................................................................... - 31 -4.2 数模的确定.......................................................................................................... - 34 -结论....................................................................................................................... - 35 -参考文献....................................................................................................................... - 36 -致谢....................................................................................................................... - 37 -1绪论本论文旨在研究逆向设计仪表盘,而设计不单是简单的建模,更需要考虑工艺要求、性能要求,讲就设计原理和设计方法。
逆向工程课程报告

逆向工程
学号:***
专业:#
学生姓名:#
逆向设计结题报告
通过一学期的逆向工程课程的学习,初步认识了逆向工程。
对逆向工程的应用场景有了初步认识。
了解到了逆向工程与实际工程运用的连接方法,拓宽了自己的认识,多了解了一种解决工程实际问题的方法。
通过对软件本身的学习锻炼了自己的学习能力。
虽然没有很熟练的掌握软件对点云的处理过程,但学习到了软件可以进行的处理范围,在以后的工作中遇到相关的问题知道在哪里可以解决。
以下是自己作品的处理过程。
步骤一:净化点数据
步骤二:减少噪音点Reduce Noise
步骤三:统一取样和封装
这个过程中发现了操作不按照老师教的步骤来得到的结果是不合理的。
所以,返回原始数据,再一次处理点云。
多边形阶段
填充孔
边界编辑
砂纸打磨。
去除“小人人”后再次处理
采用最佳拟合
填补平面
去除特征操作
去除多余三角形
总结:
一学期的课程就要结束了,在这一学期的学习力,我了解到了总能在专业课老师嘴里提到的逆向工程,对逆向工程的神秘感消失了,多了一份对自然科学的认识,一个解决工程问题的钥匙。
相信在以后的学习工作中,遇到问题自己会比没有上过这个选修课的同学多一个
视角,多一层认识,我想这就是这门课给我带来最大的收获吧。
逆向工程毕业论文(1)

逆向工程毕业论文(1)逆向工程毕业论文姓名 :班级 :学号 :导语:现代先进制造技术的发展,将实物的样件或模型转化为CAD数据模型,在利用快速成型系统、计算机辅助设计系统等对其进行数据处理,并不断的进行修改和优化设计这就是逆向工程技术。
逆向工程实现了从实际物体到几何建模的直接转换。
逆向工程技术涉及计算机图形学、计算机图像处理、微分几何、概率统计等学科。
一逆向工程技术定义逆向工程也称反求法、反求工程。
逆向工程技术与传统的产品正向设计方法不同。
它是根据已存在的产品或零件原型构造产品或零件的工程设计模型,在此基础上对已有产品进行CAD重建,在根据需求进行设计和改进,是对已有产品设计的再设计和改进。
逆向工程的主要任务是将原始物理模型转化为工程设计概念或产品数字化模型。
实物或样件一三维测量数据一三维产品数模一产品的一体化开发。
设计中充分利用CAI)/CAE/CAM技术对已有的产品进行设计服务。
二逆向工程测量系统根据测量时测量头是否和零件接触,可按其测量方式分两大类。
2.1 接触式测量:故名思议,测量时测量针头测量时和零件接触取得数据。
根据使用的测头不同。
又可分为触发式和连续式。
接触式应用最为广泛的是三座标测量机。
它是20世纪6o年代发展来的新型高效精密测量仪器,是有很强柔性的大型测量设备。
2.2 非接触式测量:根据测量原理的不同,可分为三角形法、激光干涉法、激光衍射法、结构光法、计算机视觉法、超声波法和层析法、CT测量法、MRI测量法等。
三逆向工程技术流程3.1 数据采集:逆向工程是以一个物理零件或模型作为开始,进而决定下游工程。
通常采用三坐标测量机、激光三维扫描、结构光测量等装置来获取样件的三维数据点。
3-2 数据处理:包括点云处理、曲线处理、曲面处理、误差分析①点处理过程:主要包括多视点云的拼合、点云过滤、数据精简和点云分块等。
② 曲线处理过程:根据所要创建的曲线类型,曲线可以设计得与点的片段相同,让曲线更光滑;也可由已存在的点创建出曲面;检查和修改曲线,检查曲线与点或其它曲线的精确度、平滑度与连续的相关性在进行设计修改。
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0 摘要 (1)1 逆向工程 (2)1.1 定义 (2)1.2 逆向工程的研究与发展 (3)1.3 逆向工程系统 (4)1.4 逆向工程的关键技术 (4)1.5 逆向工程与正向工程的区别 (6)1.6 逆向工程的应用 (7)2 MAXscan激光扫描仪 (8)3 Geomagic Studio (10)4 Imageware (13)5 其它 (14)6 后记 (14)0 摘要随着中国加入WTO,经济迅速发展,改革开放不断深入,工业发展越来越快,就要求我们能够快速制造,提高生产力,从而降低成本,基于MAXSCAN逆向工程就是在这个大背景下迅速发展起来的,它是通过扫描小物体,获取点云数据,再通过一些软件处理,得到我们想要的东西。
逆向工程,也有称逆向技术,是通过对某种产品的结构、功能、运作进行分析、分解、研究后,制作出功能相近,但又不完全一样的产品过程。
逆向工程可能会被误认为是对知识产权的严重侵害,但是在实际应用上,反而可能会保护知识产权所有者。
例如在积体电路领域,如果怀疑某公司侵犯知识产权,可以用逆向工程技术来寻找证据。
1逆向工程1.1 定义逆向工程(又名反向工程,Reverse Engineering-RE)是对产品设计过程的一种描述。
在2007年初,我国相关的法律为逆向工程正名,承认了逆向技术用于学习研究的合法性。
在工程技术人员的一般概念中,产品设计过程是一个从设计到产品的过程,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,然后在详细设计阶段完成各类数据模型,最终将这个模型转入到研发流程中,完成产品的整个设计研发周期。
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产品到设计的过程。
简单地说,逆向工程产品设计就是根据已经存在的产品,反向推出产品设计数据(包括各类设计图或数据模型)的过程。
从这个意义上说,逆向工程在工业设计中的应用已经很久了。
比如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。
随着计算机技术在各个领域的广泛应用,特别是软件开发技术的迅猛发展,基于某个软件,以反汇编阅读源码的方式去推断其数据结构、体系结构和程序设计信息成为软件逆向工程技术关注的主要对象。
软件逆向技术的目的是用来研究和学习先进的技术,特别是当手里没有合适的文档资料,而你又很需要实现某个软件的功能的时候。
也正因为这样,很多软件为了垄断技术,在软件安装之前,要求用户同意不去逆向研究。
逆向工程的实施过程是多领域、多学科的协同过程。
软件的逆向工程可以用多种方法实现,主要的三类软件逆向工程是:通过观察信息交换进行分析。
主要流行于对协议做逆向工程,它使用总线分析器和数据包嗅探器,例如,为了访问一个总线连接或一个计算机网络连接并揭示其上的通信数据就可以使用这种方法。
通过分析总线或网络的活动,做出一个独立的实现用以模拟那些活动。
此法对设备驱动的逆向工程特别有用。
在进行嵌入式系统的逆向工程时,厂商特意引进的工具有时能产生极大的促进作用,例如JTAG端口或其他的调试法。
在Microsoft Windows中,底层的调试器很受欢迎,例如SoftICE。
使用反汇编器进行反汇编。
仅借助机器码助记符读取和理解已经被编译成原始机器码的程序。
此法对任何计算机程序都有效,但是相当耗时,特别是对于不熟悉机器码的人。
Interactive Disassembler 是一个很受欢迎的反汇编工具。
使用反编译器进行反编译。
对只有机器码或字节码形式的程序,重建高级语言形式的源代码。
这种方法得到的源代码结果不是唯一的。
1.2 逆向工程的研究与发展1980年始欧美国家许多学校及工业界开始注意逆向工程这块领域。
1990年初期包括台湾在内,各国学术界团队大量投入逆向工程的研究并发表成果。
逆向工程的硬件最早是运用仿制加工设备,制作出来的成品品质粗糙。
后来有接触式扫瞄设备,运用探针接触工件取得产品外型。
再来进一步开发非接触式设备,运用照相或激光技术,计算光线反射回来的时间取得距离。
逆向工程软件部分品牌包括Surfacer(Imageware)、ICEM、CopyCAD、Rapid Form 等。
逆向软件的演进约略可区分为三个阶段。
十一年前在逆向工程上,只能运用CATIA 等CAD/CAM高阶曲面系统。
市场后来发展出两套主流产品约在七、八年前技术成熟,广为业界引用。
到最近四年来,发展出不同以往的逆向工程数学逻辑运算,速度快。
逆向工程在台湾的发展轨迹持续在进行,工研院曾写过一套逆向工程软件,学术界不少研究团队也将逆向工程领域作为研究主题,开发出具不同功能的系统软件,但是最后这些软件都没有真正落实到产业界应用。
工研院的团队后来也结束逆向工程研究,转而开发其它主题。
原有的研发成果后继无人,殊为可惜。
1998年,NEWPOWER启动了逆向工程的一些项目,要求是把客户的现有源代码转变成设计,如果需要的话,进一步转化成产品需求规约。
这恰恰与类似于V模型的标准开发过程模型相逆。
这样一来,客户就可以容易地维护他们的产品(需求,设计,源代码等等),而不需要想以前那样,每次改动产品都需要直接修改源代码。
是指从实物上采集大量的三维坐标点,并由此建立该物体的几何模型,进而开发出同类产品的先进技术。
逆向工程与一般的设计制造过程相反,是先有实物后有模型。
仿形加工就是一种典型的逆向工程应用。
目前,逆向工程,逆向工程的应用已从单纯的技巧性手工操作,发展到采用先进的计算机及测量设备,进行设计、分析、制造等活动,如获取修模后的模具形状、分析实物模型、基于现有产品的创新设计、快速仿形制造等。
通俗说,从某种意义上说,逆向工程就是仿造。
这里的前提是默认我们传统的设计制造为“正向工程(当然,没有这种说法)”。
软件的逆向工程是分析程序,力图在比源代码更高抽象层次上建立程序的表示过程,逆向工程是设计的恢复过程。
逆向工程工具可以从已存在的程序中抽取数据结构、体系结构和程序设计信息。
1.3 逆向工程系统目前研究或应用中的系统可分以下几类:(1)针对具体应用开发的系统开发了一种针对机械零件识别的逆向工程系统,此系统只能识别由平面组成的零件。
开发了基于微机的逆向工程系统主要用于仿制空军部门淘汰的零件。
(2)专用曲面拟合软件系统曲面拟合是逆向工程的关键过程,开发了拟合3D激光扫描数据的软件包,数据点被交互的划分区域,拟合曲面输入通用CAD系统进行相交、延伸、过渡、建立完整的CAD模型。
此系统只处理标准的二次曲面。
(3)与商用CAD系统的结合有些系统直接把数字化系统与商用CAD系统结合,Kwok 开发的系统将CMM与AutoCAD结合起来,每测一个点的坐标,自动转化为IGES格式,系统具有实时可视化功能。
(4)测量与拟合的集成以上系统中数字化与曲面拟合是两个分离的过程,为了提高测量精度,用拟合结果指导测量,减少测量数据,出现了测量与拟合的集成系统。
Liang-Chia提出的集成系统,首先由用户交互地划分测量边界,每个面片的测量中实时进行B2样条曲面拟合,用拟合结果进行下一个测量点的位置预测,用实测值与预测值的误差控制测量精度和拟合精度。
(5)与快速原形制造的结合缩短产品制造的周期是逆向工程的目的之一,近年来出现了数字化系统直接用子制造的逆向工程与快速制造的集成系统,Jones C开发了由激光扫描结果产生螺旋线数控加工路径的系统。
1.4 逆向工程的关键技术当前使用的逆向工程系统存在以下不足之处:(1)大多数系统是针对具体的应用而开发,数据处理往往针对特定的测量设备、测量对象,通用性差。
(2)曲面拟合系统大多是对于代数二次曲面,对自由曲面,特别是由大数据量散乱点拟合自由曲面,系统一般没有此功能(3)数据区域分割往往要交互操作,降低了CAD建模的速度,自动化程度低;(4)系统集成化程度低,有些系统只侧重与曲面的拟合,有些系统只侧重于与特定制造技术的结合,系统只包含简单几何数据,不符合现代设计制造的并行思想。
几何建模是逆向工程的关键环节,同时也是影响逆向工程速度的瓶颈问题,因此,提高逆向工程几何建模的自动化程度和通用性是目前逆向工程研究的一个重点方向。
作者提出了一种逆向工程几何建模自动化系统,具有体现设计意图的特征建模的特点,数据点的组织方式不限,输出的B-rep模型与现有商用CAD系统完全兼容。
系统的关键技术在于特征的自动提取、组合自由曲面的光滑连接。
提高系统的集成性,有些情况CAD 模型并不是必需的,或者为了最快的制造产品,需要数字化系统与CMM 的直接结合;另外,有些产品(例如注塑模、注塑件的设计)需要多次进行CAE 分析,由数据点直接产生CAE 模型,可极大地提高产品的设计、分析过程,在上一节已有一些集成系统的应用实例,大多是根据具体情况的部分集成,邢渊提出了完整的逆向工程集成系统框架,具有CAD、CAE、CAM 多个数据接口,采用了面向对象的集成方法。
关键技术是通用、开放的产品数据库结构。
三坐标测量可分为接触式测量和非接触式测量两大类。
接触式测量方法通过传感测量头与样件的接触而记录样件表面的坐标位置,可以细分为点触发式和连续式数据采集方法。
对于航空航天、汽车等行业,大型样件的测量一般可以选用接触式测量,以满足精度要求。
因为,接触式测量中的点触发式测量可以通过人为规划,使得在大曲率或曲率变化剧烈的区域获得较多的测量点,而在相对平坦的区域则可以测量较少的点。
结合造型方法,人工对被测物体进行区域规划,测量对物体形状起关键作用的特征线和曲线网格,数据点可以根据需要组织成模型重建软件所需要的形式,然后根据特征线及曲线网格重建物体的CAD模型,减少了数据处理的难度和工作量。
其唯一的缺点是测量效率较低。
非接触式测量方法主要是基于光学、声学、磁学等领域中的基本原理,将一定的物理模拟量通过适当的算法转化为样件表面的坐标点。
例如:声纳测量仪利用声音遇到被测物体产生回声的时间计算点与声源间的距离;激光测距法是将激光束的飞行时间转化为被测点与参考平面间的距离。
非接触式测量使测量效率得到了极大提高,某些光学测量机可以在数秒钟内得到几十万个数据点,因而在测量过程中可以大大减少人工测量规划,在整个样件表面快速采集大量的密集点集。
由于操作简便,以激光测距法为代表的非接触式测量技术近两年来,发展迅速,应用普及面越来越广。
不过,非接触测量获得的海量数据的数据量非常庞大,常有几十万、上百万,甚至更多。
必须配合较强功能的逆向软件和高性能的计算机设备,才能顺利使用。