本科逆向工程-测量设备1r(1)
逆向工程测量系统
逆向工程分类
从广义讲，逆向工程可分以下三类。
(1)实物逆向：顾名思义，它是在已有实物条件下，通过试验、测绘和分 折。提出再创造的关键；其中包括功能逆向、性能逆向、方案、结构、材质、 精度、使用规范等多方面的逆向。实物逆向对象可以是整机、部件、组件和 零件。 (2)软件逆向：产品样本、技术文件、设计书、使用说明书、图纸、有关 规范和标准、管理规范和质量保证手册等均称为技术软件。软件逆向中有三 类情况：1)既有实物，又有全套技术软件；2)有实物而无技术软件；3)无实 物，仅有全套或部分技术软件。 (3)影像逆向：无实物，无技术软件，仅有产品相片、图片、广告介绍、 参观印象和影视画面等，要从其中去构思、想象来逆向，称为影像逆向，这 是逆向对象中难度最大的。影像逆向本身就是创新过程。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。
正向工程:从高层抽象和独立于实现的逻辑设计到一个系统的物理实现的传 统开发过程。 逆向工程:分析目标系统，认定系统的构件及其交互关系，并且通过高层抽 象或其它形式来展现目标系统的过程。
c)再文档:主要是在同一抽象层次做语义等价描述，实际上是逆向工程的 一种简单形式; d)设计再现:利用领域知识和外部信息在较高抽象层次产生系统的等价描 述，这样要使用除了源代码外的很多信息; e)重构:在同一抽象层次把系统从一种表示方式转换到另一种表示方式， 一个重要方面是新系统和原始系统的语义行为应该一样，而且功能也不 能变; f)再工程:目的是研究系统，产生较高抽象层次描述，增加新功能到这个描 述，使用正向工程技术在原始系统的基础上开发一个新系统。
逆向工程，有的人也叫反求工程、反向工程(Reverse Engineering,RE)， 是20世纪80年代末期发展起来的一项先进制造技术，是以产品及设备的实 物、软件（图样、程序及技术文件等）或影像（图片、照片等）为研究对 象，反求出初始的设计意图。简单地说，就是指用一定的测量手段对实物 或模型进行测量,根据测量数据通过三维几何建模方法重构实物的CAD模型 的过程,是一个从样品生成产品数字化信息模型,并在此基础上进行产品设计 开发及生产的全过程。 在软件工程领域，迄今为止没有统一的逆向工程定义。较为通用的是Elliot Chikafsky和Cross在文献中定义的逆向工程的相关术语。
逆向工程的概念
逆向工程的概念一、引言逆向工程（Reverse Engineering）是指对一个已经存在的产品或设备进行分析、研究和测试，以便了解其内部结构、原理和功能，从而获得相关的技术信息。
逆向工程不仅可以用于产品设计和改进，还可以用于反制竞争对手的产品、维护现有设备和系统以及保护知识产权等方面。
二、逆向工程的分类根据逆向工程所针对的对象不同，可以将其分为以下三类：1.软件逆向工程：主要是针对计算机程序和系统进行分析和研究，以便了解其内部结构、代码实现方式等信息。
软件逆向工程可以帮助开发人员更好地理解代码，并且能够发现其中的漏洞和安全隐患。
2.硬件逆向工程：主要是针对电子设备、机械设备等物理产品进行分析和研究，以便了解其内部结构、原理和功能。
硬件逆向工程可以帮助设计人员更好地了解产品的性能特点，并且能够发现其中存在的问题。
3.商业逆向工程：主要是针对竞争对手的产品进行分析和研究，以便了解其内部结构、技术实现和市场策略等信息。
商业逆向工程可以帮助企业更好地了解竞争对手的产品和市场动态，并且能够制定更加有效的市场策略。
三、逆向工程的流程逆向工程一般包括以下几个步骤：1.获取目标对象：首先需要获得需要进行逆向工程的目标对象，例如软件程序、电子设备等。
2.分析目标对象：通过对目标对象进行分析，了解其内部结构、原理和功能等信息。
这一步骤包括静态分析和动态分析两种方法。
3.重构目标对象：通过对目标对象进行重构，将其内部结构、原理和功能等信息呈现出来。
这一步骤包括代码重构、电路重构等方法。
4.测试验证：通过对重构后的目标对象进行测试验证，确保其符合设计要求并且能够正常运行。
四、逆向工程的应用逆向工程在很多领域都有广泛应用，具体包括以下几个方面：1.产品设计和改进：通过对竞争对手产品进行逆向工程，可以了解其设计思路和技术实现方式，并且可以借鉴其中的优点进行产品设计和改进。
2.维护现有设备和系统：通过对现有设备和系统进行逆向工程，可以了解其内部结构和工作原理，从而更好地维护和管理。
(完整版)1逆向工程关键技术
遮挡轮廓恢复形状方法通常由相机标定、遮挡轮廓提取以及物体与轮廓间的投影相交三个步骤完成，而且遮挡轮廓恢复形状方法在实现时仅涉及基本的矩阵运算，因此具有运算速度快、计算过程稳定、可获得物体表面致密点集的优点。缺点是精度较低，难以达到工程实用的要求，目前多用于计算机动画、虚拟现实模型、网上展示等场合，而且该方法无法应用于某些具有凹陷表面的物体。如美国Immersion公司开发了Lightscribe系统，该系统由摄像头、背景屏幕、旋转平台及软件系统组成。首先对放置在自动旋转平台上的物体进行摄像，将摄得的图像输入软件后利用体相交技术可自动生成物体的三维模型，但对于物体表面的一些局部细节和凹陷区域，该系统还需要结合主动式的激光扫描进行细化。
随着快速测量的需求及光电技术的发展，以计算机图像处理为主要手段的非接触式测量技术得到飞速发展，该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。一般常用的非接触式测量方法分为被动视觉和主动视觉两大类。被动式方法中无特殊光源，只能接收物体表面的反射信息，因而设备简单，操作方便，成本低，可用于户外和远距离观察中，特别适用于由于环境限制不能使用特殊照明装置的应用场合，但算法较复杂；主动方法使用一个专门的光源装置来提供目标周围的照明，通过发光装置的控制，使系统获得更多的有用信息，降低问题难度。
逆向工程及其应用
逆向工程及其应用一、什么是逆向工程随着科技的发展和人们生活水平的提高，产品的性能和外形发生了很大的改变，原来粗大笨重的产品，正在被小巧玲珑，造型别致的产品所代替，工业产品设计正在成为一种热门的行业，根据人机工程学和美学原理设计的各种使用方便、线条流畅的产品，如轿车、家用电器等，随处可见，这些产品一般都是由一些空间自由曲面组成的，用传统的方法很难设计、制造出来; 为了设计、制造这类产品和相应的工装具，必须使用CAD/CAM多轴加工中心等先进技术，现代逆向工程技术就是在这祥的背景下产生的。
逆向工程RE （Reverse Engineering ，也称反求工程），是对产品设计过程的一种描述。
在工程技术人员的一般概念中，产品设计过程是一个从无到有的过程，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，然后通过绘制图纸建立产品的三维数字化模型，最终将这个模型转人到制造流程中，完成产品的整个设计制造周期。
这样的产晶设计过程珊们欢去“正向设计”过程。
逆向工程产品设计过程如图一所示，可以认为是一个“从有到无”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模型，反向推出产品设计数据（包括设计图纸或数字模型）的过程;它针对现有的工件（样品或模型）利用3D数字化量测仪器准确、快速的测量出工件的轮廓坐标，并加以编辑、修改、建构曲面后，传至一般的CAD/CAMR统.再由CAM软件产生刀具的NC加工路径送至CNC加工机床，制作出所需模具，或者送到快速原型成型机，将样品模型制作出来。
逆向工程在某些方面很像我们常说的“仿制” ; 可以说，在我国正在成为世界制造中心的今天，逆向工程将大有用武之地。
二、逆向工程系统的组成从逆向工程流程图可以看出，逆向工程首先须使用精密的量测系统将样品的三维轮廓尺寸快速地测量出来，然后依据得到的数据做出曲面造型及加工。
故建立一套完整的逆向工程系统，须要下列基本配备:1 、测量机（也称抄数机）2、点群数据处理软件，即逆向工程软件，玉CAD/CAM/CA软件，，4,CNC机床, 5、快速成型机或塑料射出成型机、轧出机、饭金成型机等。
逆向工程技术(2021整理)
逆向工程技术的应用仿制、仿造差不多成为了我国一局限企业的固定生产方式，针对市场热门产品的仿造品屡见不鲜，逆向工程的广泛应用在其中起到了不可小瞧的作用。
因此，经常有人将逆向工程和非法仿制联系在一起，甚至提出了知识产权保卫等法律层面的咨询题。
实际上，逆向工程代表了一种特不高效的产品设计思路和方法。
本文从逆向工程设计的概念动身，阐述了现代制造业中逆向工程的概念以及逆向工程在模具制造等行业中的作用。
本文关于我们正确熟悉逆向工程技术有一定的意义。
一、引言在国外，逆向工程差不多作为一种先进的设计方法被引进到新产品的设计开发工作中。
我国也有许多企业应用逆向工程技术，对竞争对手的产品进行先进，以避开艰难的原型设计时期，这是一种产品的再设计过程。
所谓产品再设计，确实是基本通过瞧瞧和测试某一种产品，对其进行初始化，然后拆开产品，逐一分析单个零件的组成、功能、装配公差和制造过程。
这些工作的目的确实是基本要充分理解产品的制造过程，并以此为本源在子系统和零件层面上，优化设计出一种更好的产品。
美国的许多工程学院开设了逆向工程课程，教授学生用再设计代替原型设计，作为解决设计咨询题的一种方法。
近年来，在汽车、电子产品等领域人们越来越多地采纳逆向工程技术，来局限替代使用多年的原型设计方法。
二、逆向工程的概念逆向工程〔ReverseEngineering，RE〕是对产品设计过程的一种描述。
在工程技术人员的一般概念中，产品设计过程是一个从无到有的过程：设计人员首先构思产品的外形、性能和大致的技术参数等，然后利用CAD技术建立产品的三维数字化模型，最终将那个模型转进制造流程，完成产品的整个设计制造周期。
如此的产品设计过程我们能够称之为“正向设计〞。
逆向工程因此是一个“从有到无〞的过程。
简单地讲，逆向工程确实是基本依据差不多存在的产品模型，反向推出产品的设计数据〔包括设计图纸或数字模型〕的过程。
随着计算机技术在制造领域的广泛应用，特殊是数字化测量技术的迅猛开发，基于测量数据的产品造型技术成为逆向工程技术关注的要紧对象。
逆向测量技术
逆向工程测量技术研究引言数据的获取、测量是逆向工程中的第一个步骤，也是逆向工程测量最关键的技术之一。
综合接触式工程测量技术和非接触式工程测量技术的实物数据获取方法，是目前众多逆向工程测量技术中针对大型的、结构复杂的测量对象最具有高效性的一种工程测量方式。
这种方法由接触式工程测量技术获取散布在被测物体上或周围的人工标记点群的三维坐标，再以这些坐标数据作为非接触式工程测量数据拼接的依据，从而获取得到整体测量数据。
这种综合方法既具有以往工程测量技术的高效性，又消除了数据拼接时的累积误差。
逆向工程概述逆向工程，又称反求工程、反向工程，指通过各种测量手段和三维几何建模方法，将已有实物原型转化为计算机上的三维数字模型的过程，是工程测量技术、计算机软硬件技术的综合。
近几十年来，随着计算机技术的发展，CAD 技术已经广泛地应用于工程测量工作，但由于多种因素的限制，现实世界中的很多物体形状并不能完全用CAD 设计的方法进行描述。
因而，我们提出了逆向工程的概念。
这种实物数字化建模的方法如今己经发展为CAD/CAM 中的一个相对独立的范畴，成为复杂工程测量的重要手段之一。
逆向工程测量数据获取技术研究数据获取是反求工程的关键技术，数据的获取通常是利用一定的测量设备对所测工程进行数据采样，得到的是采样数据点的（x，y，z）坐标值。
数据获取的方法大致分为两类：接触式和非接触式。
2.1 接触式工程测量技术接触式工程测量技术是在机械手臂的末端安装探头，通过与工程表面接触来获取表面信息，目前最常用的接触式测量系统是三坐标测量机（CMM）。
传统的坐标测量机多采用机械探针等触发式测量头，可通过编程规划扫描路径进行点位测量，每一次获取被测形面上一点的（x，y，z）坐标值，测量速度都很慢。
CMM 的优点是测量精度高，对被测工程无特殊要求，对不具有复杂内部型腔、特征几何尺寸繁多、只有少量特征曲面的被测工程，CMM 是一种非常有效可靠的三维数字化手段。
逆向工程测量技术探究
逆向工程测量技术探究一、逆向工程所谓逆向工程，是指对实体产品开展的一种逆向分析研究，将产品从设计到生产的过程重现，主要是为了对产品的结构组织、设计原理、特点性能以及技术等关键因素有更明细的了解，从而仿制出相似产品。
传统的仿制产品没有如此复杂，往往只是对事物模型的复制，即借助相关设备机器按照1：1的比例仿制出原物模具，外形无法修改，继而批量生产。
逆向工程是通过对高科技测量仪采集实物的三维坐标状况，对数据进行处理，构建曲面，而后再编辑修改，发送到CAD系统，作进一步的设计。
利用CAD软件整理出加工图纸，再借助传统的机床生产出产品零件。
从中可看出，和传统的防止工程相比，逆向工程更具体、更深入。
通过实物模型分析其设计原理，进而构造出CAD模型；对有关参数进行适当调整，来模仿原物。
二、逆向工程测量技术任何工程都要先进行测量工程，获得足够的数据，才能开展下一步工作，逆向工程也一样。
只不过，一般的测量是为了制作出完善的产品，而逆向工程是为了分解产品。
在测量中，首先借助相关测量工具，采取所测对象的三维坐标值（x，y，z）。
其测量技术通常包括以下两种。
1.接触式测量此方法主要是依靠物理接触所测物品来实现数据的采集工作。
从当前来看，三坐标测量机是应用较普遍的设备。
以前多用机械探针等触发式测量头，但其测量速度相当慢。
与其相比，三坐标测量机具有诸多优势，如要求少、精确度高、具有较高的可靠性。
其常用的扫描方式从小到大依次是点、线、面扫描，需根据具体情况而做出适当选择。
检测点样本的分布和大小的制定需遵循一定的原则，如精度一定要达到规范要求。
为缩短检测时间，尽量选择较小的样本。
三坐标测量机能够将样件的表面数据化，在测量的过程中，应注意探头的补偿。
测量必然会存在不同程度的误差，在数据采集后，应对其仔细处理，出除坏点、保持数据的平滑、补齐测量盲区的数据等，处理完毕后才能够重构曲面。
三坐标测量机有较高的可靠性，也存在着某些不足，其缺陷在于所测物体多为硬质物。
逆向工程资料文档
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
蒙皮模具（ 长5m） 成型面点云图
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
逆向技术
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
测量数据预处理
逆向技术
产品外形数据是通过坐标测量机来获取的，一方面，无论是接触 式的数控测量机还是非接触式的激光扫描机，不可避免地会引入数 据误差，尤其是尖锐边和产品边界附近的测量数据，测量数据中的 坏点，可能使该点及其周围的曲面片偏离原曲面。另外，由于激光 扫描的应用，曲面测量会产生海量的数据点，这样在造型之前应对 数据进行精简。
误差分析—整体误差分析
单元块A误差分析
逆向技术
单元块A与设计模型的 最大误差是0.6640mm， 平均误差是0.1615mm。
误差分析—整体误差分析
单元块B误差分析
逆向技术
单元块B与设计模型的 最大误差是0.7776mm， 平均误差是0.2897mm。
误差分析—整体误差分析
逆向技术
根据实体模型，测量实体的 轮廓尺寸，并与图纸给出的 轮廓尺寸对比分析。
误差分析—曲面重构时产生的误差
逆向技术
主要是在逆向工程软件中进行模型重构时，曲线、曲面的拟合 误差，目前的软件常采用最小二乘法 逼近来进行样条曲线、曲面拟 合，因此存在一个允差大小控制问题。
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三坐标测量机（CMM）
三坐标测量机是典型的接触式测量设备，20世纪 60年代发展起来的一种高效率的新型精密测量仪 器。它广泛地应用于制造、电子、汽车和航空航 天等工业部门。起初是作为一种检测仪器，对零 件和部件的尺寸、形状及相互位置进行检测。此 外，还可以用于划线、定中心孔、光刻集成线路 等，由于三坐标测量机具有对连续曲面进行扫描 来制备数控加工程序的功能，因此一开始就被选 为逆向工程的主要数字化设备并一直使用至今。
MicroScribe
采用硬式测头的小型测量仪MicroScribe，主要用于 实验室教学时对较小实物模型的测量。精度0.3mm左右。
触发式测头
触发式测头利用电子开关机构，当测头碰 到样件表面，由接触力控制电子机构的开 关，由电信号的通断控制坐标值的读取。 触发式测头的触发信号由电子开关控制， 故其重复性、准确性较高，测量精度可达 1μm甚至更高，是现代三坐标测量机最常 用的测头。 按照测头电子开关机构所用的传感器可以 将触发式测头分为电触式测头、压电式开 关测头、应变片式测头。
三坐标测量机（CMM）
三坐标测量机基本原理
将被测物体置于三坐标机的测量空间，它通过感知测量头 与工件表面的接触，可获得被测物体上各测点的坐标位置， 根据测点的空间坐标值，经计算可求出被测的几何尺寸、 形状和位置。在三坐标测量机上装置分度头、回转台（或 数控转台）后，系统具备了极坐标（柱坐标）系测量功能， 这种具有X、Y、Z、C四轴的坐标测量机称为四坐标测量 机。按照回转轴的数目，也可有五坐标或六坐标测量机。
机械手式测量机也是一种接触式测量设备，与三坐标测量 机相比没有精密的工作台、立柱、导轨等装置，机械手臂 为关节式机构，具有多自由度。可用作弹性坐标测量机， 传感器可装置在其爪部，各关节的旋转角度可由旋转编码 器获取，由机构学原理可求得传感器在空间的坐标位置。 使用时操作者手持测量手臂，末端探针接触被测量物体表 面时按下按钮，记录坐标和探针手柄方向，并通过串口线 传回测量软件。这种测量机几乎不受方向限制。可在工作 空间做任意方向的测量，一般用于大型钣金模具件的逆向 工程测量。 特点：精度相对CMM要低些，但测量范围大，受被测物体 的体积、形状等的限制较少，测量机本身结构小巧，测量 方式相对灵活，适合在线测量。其他方面与CMM相似。
三坐标测量机的主要特点 不受物体表面颜色及光照的限制；对物体边界也能产生较 准确的测量结果；测量精度高（一般能达到u级）；由于 测头的限制，可能丢失某些测头不可到达的细节数据；不 能测量软材料物体；测量速度受到机构运动的限制；测量 过程需要较多人工干预，对大型自由曲面产品的测量效率 较低。
机械手式测量机
测量设备的分类
实物测量 接触式 非接触式 破坏式
光学
CMM 机械手
声学
声波定位仪
电磁学
自动断层扫描
MRI磁共振
结构光
激光三角形
激光测距法
干涉测量法 图像分析法
影响数据采集质量的因素
测量方法本身的精度 仪器的校准 测量范围的限制 夹具阻挡、样件自身结构阻挡 采集数据的局部缺少 被测物体表面的光洁度 零件数据的统计性分布
模拟式测头
模拟式（扫描式）测头在接触被测工件后， 连续测得接触位移，测头的转换装置输出 与测杆的微小偏移成正比的信号，该信号 和精密量仪的相应坐标值叠加便可得到被 测工件上点的精确坐标。 若不考虑测杆的变形，扫描式测头是各向 同性的，故其精度远远高于触发式测头。 该类测头的缺点是结构复杂，制造成本高， 目前世界上只有少数公司可以生产。
三坐标测量机的组成
三坐标测量机的组成
主机
框架结构 标尺系统 导轨 驱动装置 平衡部件 转台与附件
三坐标测量机的组成
三维测头
三维测头可在三个方向上感受瞄 测头等。
三坐标测量机的组成
电气系统
接触式坐标测量机
接触式测头种类及其工作原理
(a)硬式测头
(b)触发式测头 接触式测头工作原理图
(c)模拟式测头
硬式测头
通过手动测头接触工件表面，由人眼及感觉做出 判断，再利用脚踏开关触发。记录触发时接触点 坐标值。 由于接触力的大小和接触点的判断完全依赖于操 作者的感觉，极易产生误差，多用于精度要求不 太高的小型测量机，成本较低、操作简单。 按形状可分为圆锥测头、圆柱形测头、球形测头、 回转半圆和回转四分之一柱面测头、盘形测头、 凹圆锥测头、点测头、V形块测头及直角测头等。
概述
坐标测量－零件外形的数据采集
通过特定的测量设备和测量方法获取零件表面离散 点的几何坐标数据，高效、高精度地实现样件表面 的数据采集，是实施逆向工程的第一步。 目前实物坐标测量的范围和手段以惊人的速度发展， 基于光学、声学、磁学、卫星遥感、三维微观摄像 等的测量设备，能够获得大如星球、天体，小如细 胞分子结构的各种三维数据。
三坐标测量机（CMM）
三坐标测量机需要三个方向的标准器(标尺)，利 用三个相互垂直的导轨实现沿相应方向的运动， 还需要三维测头对被测物进行探测和瞄准。此外， 测量机还具有数据自动处理和自动检测等功能， 需要由相应的电气控制系统与计算机软硬件实现。 三坐标测量机可分为主机、测头、电气系统三大 部分。
电气控制系统
计算机硬件部分 测量机软件 打印与绘图装置
将三坐标测量机应用在逆向工程中，测量可通过人工操作 逐点测量，也可通过编制测量程序进行测量规划实现连续 或间断式数据测量，采集曲面的外形数据。在逐点式扫描 测量时，通常是将测头在横向以等速或等间距逐点移动， 再以等时间或等间距位置量取样件在Z轴的坐标。但当工 件轮廓有明显起伏变化时，需要增加测量点来提高分辨率， 最简单的方式是取（ΔX+ΔZ）为常数，ΔX、ΔZ分别是横 向和纵向坐标的步长。当ΔZ变大时，ΔX变小，测量点将 更加密集。即当样件斜率变大时，测量速度减慢，此动作 称为速度跟踪。