第一章逆向建模概论
逆向工程UG逆向建模基础80页PPT
逆向工程UG逆向建模基础
6、法律的基础有两个，而且只有两个……公平和实用。——伯克 7、有两种和平的暴力，那就是法律和礼节。——歌德
8、法律就是秩序，有好的法律才有好的秩序。——亚里士多德 9、上帝把法律和公平凑合在一起，可是人类却把它拆开。——查·科尔顿 10、一切法律都是无用的，因为好人用不着它们，而坏人又不会因为它们而变得规矩起来。——德谟耶克斯
Hale Waihona Puke 谢谢！51、 天 下 之 事 常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特
逆向工程概论
外形 修飾
逆向工程系統整合
• 需要的基本配備 –量測探頭 •接觸式 –觸發探頭 –掃瞄探頭 •非接觸式 – 雷射位移探頭 – 雷射干涉儀探頭 – 線結構光及CCD掃瞄探頭 – 面結構光及CCD掃瞄探頭
逆向工程系統整合…(con.)
• 需要的基本配備…(con.) – 量測機台 • 三次元量測儀 • 多軸專用機台 • 多軸關節式機械臂 • 雷射追蹤站 – 點群資料處理軟體 • 雜訊濾除、細線化、曲線建構、曲面建構曲 面修改、內插補點
逆向工程系統整合…(con.)
• 需要的基本配備…(con.) – CAD/CAM軟體 • 一般PC級或工作站級CAD/CAM系統 – CAE軟體：執行模流分析或強度分析 – CNC工具機：執行模仁加工及模具製造 – 快速成型機：模型產生（有光化學法、粉末成 型法、繞現成型法、切紙成型法 – 量產機器：塑膠射出機、押出機、鈑金成型機 等
順向工程…(con.)
• 造型設計產品例
逆向工程
• 定義(Reverse Engineering) • 傳統靠模方式
– 靠模方式
– 類比式複製
逆向工程…(con.)
• 逆向工程流程
樣品
量產 複製
3D 輪 廓量測
資料 處理
模具 成型
模具 加工
RP 快 速成型
CAD 曲面建
構
CAM產 生NC檔
逆向工程之困難
• 缺乏專業人才 • 需要豐富經驗
系統整合範例
• 順向工程系統整合範例
系統整合範例…(con.)
• 逆向工程系統整合範例
系統整合範例…(con.)
• 整廠規劃流程範例
第一章 逆向建模概论
系统开发（System需求 分析
概念 设计
可行性 分析？
No
Yes
初步 设计
是从构思到数字模型， 再到产品（实物）的演化过 程
详细 设计
样机试制
工艺 规划
设计与制造 信息描述 制 造
强调怎么做？
正向工程开发流程
1）产品规划 ——在对产品进行充分调 查研究和分析的前提下，进一步 确定产品所应具有的功能和各方 面的约束条件。形成设计任务书。 2）方案设计 功能分析——提出解决办法—— 方案汇总——可行性分析——最 佳方案
测量数据预处理— 点云精简
逆向技术
当测量数据过密，不但会影响曲面的重构速度，而且在重构曲面的曲率 较小处还会影响曲面的光顺性。因此，在进行曲面重构前，需要建立数据 的空间邻域关系和精简数据。 在均匀精简方法中，通过以某一点定义采样立方体，求立方体内其余点 到该点的距离，再根据平均距离和用户指定保留点的百分比进行精简。 p
常用方法： 1. 基于测量的分割 2. 自动分割
测量数据点
数据点分割
拟合29个二次曲面
线框图
渲染图
测量数据预处理— 数据分割实例
逆向技术
仪表盘原始点云数据
分割后的点云
根据形状分析，将点云分割为三部分：左端面，中间面，右端面。
逆求软件提供多种分割点云的方法
逆向工程关键技术
1. 数字化测量
逆向技术
2. 测量数据预处理
• 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。 接触式测量
数字化测量—测量方法比较
逆向技术
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。
逆向建模的基本流程以及模块概念
逆向建模的基本流程以及模块概念下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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CATIA-逆向详解
目录第一章逆向工程系统1.1 逆向工程定义1.2 逆向工程应用1.3 逆向工程系统1.3.1 逆向工程系统框架组成1.3.2 产品实物集合外形的数字化子系统1.3.3 三维CAD模型的重建子系统1.3.4 产品或模具的制造1.4 本书结构安排第二章CATIA逆向工程建模基础2.1 概述2.2 CATIA曲线曲面基础2.2.1 曲线2.2.2 曲面2.3 CATIA曲面的逆向重构2.3.1 由曲线构造曲面的方法2.3.2 由曲面派生曲面的方法2.4 CATIA曲线，曲面的光顺评价和处理2.4.1 参数曲线的几何连续性定义2.4.2 参数曲面的几何连续性定义2.4.3 工程实际中曲线，曲面光顺性评价和分析2.5 CATIA逆向工程建模基本流程2.5.1 CATIA逆向工程流程－几何形状造型点云2.5.2 CATIA逆向工程流程－自由曲面造型点云2.5.3 CATIA逆向工程的特点2.6 CATIA用于逆向工程的主要模块功能简介2.6.1 DSE数字编辑器模块2.6.2 QSR快速曲面重构模块2.6.3 GSD通用曲面造型模块第三章数字曲面编辑器3.1 进入数字曲面编辑器3.2 数字曲面编辑器功能简介3.3 点云数据的导入导出3.3.1 点云数据的导入3.3.2 点云数据的导出3.4 编辑点云3.4.1 激活点云3.4.2 移除点云3.4.3 过滤点云3.4.4 特征线保护3.5 点云的合并3.5.1 点云的合并3.5.2 网格面合并3.5.3 点云与网格面的分割3.5.4 网格面的分割与修剪3.6 点云的对其与定位3.6.1 使用罗盘对齐3.6.2 使用约束对齐3.6.3 使用对准球对齐3.6.4 使用点云对齐3.6.5 平移校正3.7 铺面，补洞3.7.1 铺面3.7.2 偏移3.7.3 重组边线3.7.4 平滑网格3.7.5 清理网格3.7.6 补洞3.7.7 删减网格3.8 创建交线3.8.1 曲线投影3.8.2 截面线3.8.3 点云交线3.8.4 创建自由边线3.9 创建曲线3.9.1 3D曲线3.9.2 交线曲线3.10 点云分析3.10.1 点云信息3.10.2 距离分析第四章快速曲面重构模块4.1 进入快速曲面重构模块4.2 快速曲面模块功能简介4.3 点云编辑4.4 创建交线4.5 创建曲线4.6 创建轮廓4.6.1 创建规则轮廓4.6.2 网格曲线4.7 点云与曲线操作4.7.1 曲线曲面的拼合4.7.2 曲面的延伸。
逆向建模及ANSYS分析
逆向建模及ANSYS分析逆向建模是指通过对已有物体进行扫描或测量，然后利用计算机软件将其转化为三维模型的过程。
这种方法可以应用于多个领域，如工业设计、产品开发、数字制造等。
逆向建模的过程通常包括以下几个步骤：1. 数据采集：通过使用三维扫描仪或其他测量设备，对待建模物体进行扫描和测量，将其表面信息转化为点云数据。
2. 数据处理：对采集到的点云数据进行处理，包括去除噪声、修复缺失部分、对齐数据等。
通过点云配准算法，将不同扫描视角下的点云数据融合在一起，生成完整的三维模型。
3. 曲面重建：基于融合后的点云数据，使用曲面重建算法生成连续、光滑的三维曲面模型。
常用的曲面重建方法包括基于网格的方法、基于隐函数的方法和基于体素的方法。
4. 模型修正：对生成的三维模型进行修正，如平滑、切割、填充等操作，以满足特定需求。
5. 模型导出：将修正过的三维模型导出为常见的文件格式，如STL或STEP，以便进行后续的设计、分析和制造。
ANSYS是一款常用的工程仿真软件，其提供了多种分析功能，可以对逆向建模后的三维模型进行各种物理和工程分析。
常见的ANSYS分析模块包括：1. 结构力学分析：对逆向建模后的三维模型进行强度、刚度、振动等方面的分析，可用于评估和优化产品的结构性能。
2. 流体力学分析：通过求解流体的运动和流动行为，对逆向建模后的三维模型进行流体的流动、传热、气动等方面的分析。
3. 热分析：模拟和分析逆向建模后的三维模型在不同温度条件下的传热行为，如温度分布、热传导、热应力等。
4. 电磁分析：分析逆向建模后的三维模型对电磁场的响应和特性，以评估其电磁性能。
5. 优化分析：利用ANSYS的优化模块，对逆向建模后的三维模型进行参数优化，以达到特定的设计目标。
逆向建模是一种将现有物体转化为三维模型的方法，可以通过使用扫描仪等设备进行数据采集，然后通过曲面重建等算法生成三维模型。
利用ANSYS分析模块对逆向建模后的三维模型进行各种物理和工程分析，可以评估和优化产品的性能，提高设计质量和效率。
逆向建模与产品创新设计课件：产品建模数学理论基础
(2, 0)
x
y 0.5x2 x
(0, 0)
y 8 x2 11 x 32 3
3、參數描述
曲線：x = x(t)， y = y(t) 曲面：x = x(t)， y = y(t)，z = z(t)
1）可以與座標無關的 2）便於處理斜率為無窮大的情況 3）規格化的參數變數[ 0, 1 ] 4） 便於電腦處理（矩陣表示）
２.２、插值、逼近、擬合 1、插值
給定一組有序的數據點Pi (i=0, 1, … , n)， 構造一條曲線順序通 過這些數據點，稱為對這些數據點進行插值（Interpolation）， 所構造的曲線成為插值曲線。
曲面依然。
1）優點與測量點的誤差為零 2）測量點過多時，控制困難 3）測量有誤差時，光順性差
逆向工程建模與產品創新設 計
產品建模數學理論基礎
• ２.1 曲線、曲面的數學描述 • ２.2 插值、逼近、擬合 • ２.3 光順性與連續性 • ２.4 B樣條曲線、曲面 • ２.5 B樣條曲線曲面的擬合
２.１、曲線、曲面的數學描述
1、顯示描述
曲線：y = f(x) 曲面：z = f(x,y)
2、隱式描述
幾何連續比較
G1連續
G2連續
2、光順性（Smoothness 或 Fairness）
➢ 二階幾何連續（位置、切線方向、曲率向量連續） ➢ 不存在奇異點和多餘拐點 ➢ 曲率變化較小 ➢ 應變能較小
２.４、B樣條曲線與曲面 1、樣條的來歷
2、樣條的多項式插值表示
1 1
t0 t1
t02 t12
２.6、曲面的應用
曲面在模具中的應用
曲面在汽車工業中的應用
小結
本章主要對逆向建模過程中所涉及的曲線、曲面數學理論知 識進行論述，在此基礎上著重介紹非均勻有理B樣條曲線、曲 面的連續性與光順性的相關概念及檢查評定方法。並對CAD 設計中涉及的常用術語進行解釋。最後就自由曲面的應用領 域作了全面的綜述。在學習中，注意概念的理解與UG CAD 軟體相結合來掌握非均勻有理B樣條的數學定義。
逆向工程建模总结
逆向工程建模总结引言逆向工程是指通过对一个已经存在的系统进行分析和研究，以了解其设计、功能和实现方式的过程。
逆向工程的主要目的是为了理解已有系统的内部结构和原理，以便可以进行修改、改进或再设计新的系统。
本文将对逆向工程建模进行总结，并介绍其在软件开发和信息安全领域的应用。
什么是逆向工程建模逆向工程建模是逆向工程过程中的一个重要环节，它通过对已有系统的分析和研究，得出系统的结构和行为的模型。
逆向工程建模可以帮助开发人员快速了解和理解已有系统的设计和实现方式，从而可以更加高效地进行修改、改进或再设计新的系统。
逆向工程建模通常包括以下几个步骤：1.收集信息：收集已有系统的相关文档、源代码、配置文件等。
2.分析系统结构：对已有系统的源代码进行静态分析，理解系统的模块、类、函数等组成。
3.运行系统：启动已有系统，观察其运行过程中的行为和交互。
4.动态分析：通过调试器等工具，对已有系统进行动态分析，研究其运行时状态和交互过程。
5.建立模型：根据上述收集的信息和分析的结果，建立系统的模型，包括结构模型和行为模型。
逆向工程建模的应用逆向工程建模在软件开发和信息安全领域有着广泛的应用。
在软件开发中的应用逆向工程建模可以帮助开发人员快速了解和理解已有系统的设计和实现方式。
通过建立系统的模型，开发人员可以更好地理解系统的结构和行为，从而可以进行修改、改进或再设计新的系统。
在软件维护阶段，逆向工程建模可以帮助开发人员快速了解和理解已有系统的代码，从而可以更加准确地进行代码的修复和优化。
此外，逆向工程建模还可以帮助开发人员进行代码重构，提高代码的可读性和可维护性。
在信息安全中的应用逆向工程建模在信息安全领域也有着重要的应用。
通过对已有系统进行逆向工程建模，安全专家可以了解系统的内部结构和实现细节，从而可以发现潜在的安全漏洞和风险。
逆向工程建模还可以帮助安全专家进行恶意软件分析，通过分析恶意软件的代码和行为，了解其传播机制和后门功能，从而可以提供针对性的安全解决方案。
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需求 分析
概念 设计
可行性 Yes 分析？
No
初步 设计
详细
是从构思到数字模型，
设计
再到产品（实物）的演化过
程
强调怎么做？
样机试制
设计与制造 信息描述 制造
工艺 规划
正向工程开发流程
1）产品规划
——在对产品进行充分调 查研究和分析的前提下，进一步 确定产品所应具有的功能和各方 面的约束条件。形成设计任务书。
产品 实物
数字 测量
数据 处理
设计 数据
三维 重构
坐标 配准
CAD 模型
误差 分析
数字化测量
数字化测量是逆向工程的基础，在此基础上进行复杂曲面的建 模、评价、改进和制造。数据的测量质量直接影响最终模型的质量 。
数字化测量— 测量设备
接触式测量 非接触式测量
数字化测量— 测量设备
基于平板探测器X射线成像系统
数字化测量—测量方法比较
逆向技术
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
汽车数字化造型
基于车身结构设 计、制造工艺性、 空气动力学、人 际工程特性、材 料特性、光学特 性等
汽车工程设计
正向设计表达 设计信息可用参数精确描述
1.2、逆向工程概述
1、产品市场环境的变化
➢ 更新速度越来越快 ➢ 个性化，小批量 ➢ 专业分工细化 ➢ 全球合作
呼唤产品快速开发技术！
2、工程需求
• 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。
接触式测量
➢ 设计物理模型到数字模型的转换 ➢ 引进技术的吸收消化和再创新 ➢ 试验模型转换成数字模型 ➢ 艺术品、文物复制 ➢ 医学应用（骨头、关节、牙齿、假肢） ➢ 服装、鞋子、头盔、首饰的定制 ➢ 复杂型面制造质量的检测
1.3 逆向工程关键技术
1. 数字化测量 2. 测量数据预处理 3. 三维重构 4. 坐标配准 5. 误差分析
2）方案设计
功能分析——提出解决办法—— 方案汇总——可行性分析——最 佳方案
3）结构与技术设计 ——产生总装配
草图及部件装配草图（运动 学、动力学等分析计算，并 进行零件校核）
4）产品制造 加工工艺
检验
装配关系
正向工程设计汽车流程
• 概念设计 • 三维造型设计 • 工程结构设计 • 设计完成
采用手绘方式建立概念草图
• 狭义定义
• 针对实物样件的几何形状反求的“实物逆 向工程”，即通过实物数字化技术和模型 重建技术将实物模型转化为数字化模型， 还原实物模型中包含的材料、工艺、形状 等诸多方面的原始设计意图的过程，而后 进行分析、加工等处理。
４、逆向工程（设计）流程பைடு நூலகம்
实物 模型
形状数字 化测量
CAD模型 重建
CAE分析 快速原型
逆向工程定义
• 广义定义 • 广义的逆向工程包含了针对消化吸收先进技术的一系列方
法和应用技术，其研究对象包括产品实物、软件（图纸、 程序、技术文件）或影像（图像、照片）等，应用现代设 计方法学原理、生产工程学、材料学和有关专业知识进行 系统深入的分析和研究，探索掌握其关键技术，进而开发 出同类的更为先进的产品。它是通过综合运用设计人员的 工程设计经验、知识和创新性思维，对已有产品进行解剖、 消化吸收和再创造的过程，是对已有设计的再设计。 • 包括：几何逆向、工艺逆向、材料逆向和软件逆向。
医学CT测量
数字化测量—测量方法比较
逆向技术
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。
缺点
• 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。
• 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。
工艺规划 制造
是从实物到数字模型，再到产品（实物） 的演化过程
强调为什么这样做!
实物样件
二维图样、技 术文档
仿制改制产品
数字化测量
CAD模型重构
CAD/CAE系统
PD M
系
快速成型RP
CAM系统
统
产品样件
模具
新产品
５、逆向工程设计表达
形面构成复杂，设计信息难以用参 数精确描述
6、逆向工程的应用
３、逆向工程技术的产生与起源
• 3）20世纪90年代，起源于工业上精密测量 和质量检测的逆向工程技术开始引起包括 我国在内的很多国家工业界和学术界的高 度重视
• 当前，随着现代计算机技术和测量技术的 发展，利用CAD/CAM技术、先进制造技术 来实现实物的逆向工程，已成为逆向工程 技术应用的主要内容。
逆向工程建模与产品 创新设计
第一章 绪论
• 1.1 正向工程概述 • 1.2 逆向工程概述 • 1.3 逆向建模关键技术 • 1.4 产品建模CAD平台选择 • 1.5 产品特征与逆向软件平台 • 1.6 逆向工程与新产品开发
1.1 正向设计概述
正向工程可归纳为： 功能导向（Functionally-oriented） 对象导向（Object oriented） 预定模式（Prescriptive-model） 系统开发（System to-be） 以及所属权系统（Legacy system）
设计
工业设计？ 样品？
样机
如何快速 制造？
生产 小批量？
图档
试验
产品
逆向工程、快速成形、快速模具 是产品快速开发技术！
３、逆向工程技术的产生与起源
３、逆向工程技术的产生与起源
• 1）反求思维在工程中的应用源远流长 • 人类取得的每一项成果都是在前人研究的基础上，
模仿自然界和人类社会在相关领域、具有相应特 长、特性的事物、动物或人来实现的。 • 2）提出逆向工程这种术语并作为一门学问去研究， 则出现于上世纪60年代初的日本。 • 战后日本提出了科技立国的方针：一代引进、二 代国产化、三代改进出口、四代占领国际市场。 通过仿制美国及欧洲的产品，在采取各种手段获 取先进的技术和引进技术的消化和吸收的基础上， 建立了自己的产品创新设计体系，使经济迅速崛 起，成为仅次于美国的制造大国。