反求工程技术在复杂曲面重构系统中的应用

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反求工程在复杂型面产品中的应用研究

反求工程在复杂型面产品中的应用研究

科技资讯科技资讯S I N &T NOLOGY I NFORM TI ON 2008N O.11SCI ENC E &TEC HNO LO GY I N FO RM A TI ON 高新技术反求工程[1](Rever se E ngi neer i ng)又称逆向工程或反求设计,它与传统工程的设计过程完全不同。

传统设计是通过工程师创造性的劳动,将一个未知的设计理念变成人类所需产品的过程。

而反求设计可分为实物反求、软件反求和影像反求三类,是从已知事物的有关信息出发,对这些信息充分消化和吸收,对实物原形进行数据采集,经过数据处理三维重构等过程,构造具有形状结构的原形的三维模型。

反求工程与传统的意义的仿型不同,一方面提高工程设计、加工、分析的质量和效率提供充足的信息,另一方面可为充分利用先进的CAD /C AE /CA M 技术对已有的产品原型进行再创新,将原始物理模型转化为工程设计概念或设计模型,因此,对于复杂自由曲面的产品设计,可采用反求工程,首先获得其表面几何点的数据,再通过C A D 系统对这些数据进行数据预处理,曲面重构,建立C A D 模型,最后从功能、结构、美学、宜人性等不同的需求角度对设计方案进行修改和再设计。

1复杂自由曲面产品反求的关键技术1.1数据采集目前的三维数字化方法,根据测量探头或传感器是否和实物接触,分为接触式和非接触两类。

(1)接触式测量方法。

三坐标测量机(Coor di na t e M e as ur i ng M a chi ne.CM M )是广泛采用的接触式测量设备,可以对具有复杂形状工作的空间尺寸进行测量。

在反求工程初期,C MM 是数据采集的主要手段,具有测量精度高,适应性强的优点,但一般接触式测量效率低,而肯对一些软质表面无法进行测量,数据需要进行半径补偿。

(2)非接触式测量方法。

非接触式测量根据测量原理不同,有光学测量,超声波测量,电磁测量等方式。

逆向工程在复杂曲面重构中的应用研究

逆向工程在复杂曲面重构中的应用研究

逆向工程在复杂曲面重构中的应用研究肖宏涛;麦伟锦;李大成【摘要】分析和研究了逆向工程在零件曲面复杂的情况下重建模型的关键技术问题.将整个逆向工程分为数据点云扫描、点云数据封装处理和参数化曲面重构三个模块,针对各模块不同的功能和特性加以论述和分析.以某音响结构件为例,着重论述了复杂曲面重建中的一些重要步骤并给出了解决方案,最后得到了逆向工程的整体参数化曲面模型.【期刊名称】《机电产品开发与创新》【年(卷),期】2016(029)003【总页数】3页(P77-79)【关键词】逆向工程;复杂曲面;重构;数据处理【作者】肖宏涛;麦伟锦;李大成【作者单位】佛山职业技术学院机电工程系,广东佛山 528137;佛山职业技术学院机电工程系,广东佛山 528137;佛山职业技术学院机电工程系,广东佛山 528137【正文语种】中文【中图分类】TP391.7目前新产品开发所采用的先进生产工艺将是将手绘产品外观设计、参数化结构设计、手板开发及性能分析等过程融为一体,即根据制造厂商接收的三维点云数据,计算机完成参数化曲面设计并自动编程产生代码,通过快速成型设备或数控机床完成新产品的小批量制造。

这种借助快速成型设备或数控机床可以脱离模具开发环节,即可实现产品尺寸精度高的测试生产,可以大幅度缩短生产周期,提高新产品开发效率,逆向工程已对产品开发起了引导作用,在整改过程中占据了重要的一环。

本文重点介绍点云数据获取的基础上着重于点云数据处理和曲面重构,以某音响结构件为例,重点讨论实物三维扫描逆向工程及其关键技术应用问题。

宏观的逆向工程是包括拍照逆向、物理接触逆向和关节逆向笔涂抹逆向等,具体流程如图1所示。

以某音响结构件为例,由于三维面扫描仪采用的是面光技术,对原型零件表面要求比较高,零件表面必须喷上显像剂(着色渗透探伤剂),如图2所示。

采用表面反光技术、相机等焦测量技术、计算机视觉变形分析技术的三维非接触式激光测量方式,测量时光栅(黑色斑马纹)装置投射数幅特定编码的结构光线(点)到待测物体上,成一定夹角的两个(或多个)摄像头同步采得相应图象,然后对图象进行相位和解码计算,并利用匹配技术、三角形测量原理,解算出两个(或多个)工业相机公共视场内物体表面像素点的三维坐标;对个别颜色(如黑色)及透明材料零件有限制,需要喷涂显像剂方能较好的扫描出来。

逆向工程空间复杂曲面重构技术研究

逆向工程空间复杂曲面重构技术研究

逆向工程空间复杂曲面重构技术研究逆向工程空间复杂曲面重构技术研究引言逆向工程是一种将物体的几何形状和结构数字化的技术,它可以从物体的实体模型或样品中获取精确的几何数据。

在工程领域中,逆向工程技术被广泛应用于产品设计、新产品开发、质量控制等方面。

而在空间复杂曲面重构技术中,逆向工程发挥了重要作用。

本文将重点探讨逆向工程在空间复杂曲面重构中的应用以及相关技术的研究进展。

一、逆向工程在空间复杂曲面重构中的应用逆向工程技术可以通过扫描物体表面获取点云数据,进而重建出物体的几何形状。

在空间复杂曲面的重构过程中,逆向工程可以发挥以下几个方面的作用。

1. 整体形状重建逆向工程技术可以将物体的点云数据转化为三维模型,从而恢复出物体的整体形状。

在空间复杂曲面重构中,逆向工程可以帮助工程师更好地理解和分析物体的几何特征,为后续的设计工作提供基础。

2. 边缘识别和曲率分析逆向工程技术可以通过对点云数据进行处理,提取出物体的边缘特征和曲率信息。

这些信息对于空间复杂曲面的重构是至关重要的,它们可以帮助工程师准确地掌握物体的细节,从而更好地进行模型重建和设计分析。

3. 拓扑结构恢复空间复杂曲面通常具有复杂的几何结构和拓扑关系。

逆向工程技术可以通过对点云数据的分析和处理,还原出物体的拓扑结构,包括曲面的连接、交叉关系等。

这对于后续的工艺制造以及复杂曲面的模拟和分析都具有重要意义。

二、逆向工程空间复杂曲面重构技术的研究进展逆向工程空间复杂曲面重构技术在过去几十年中得到了广泛研究和应用,取得了一系列重要的进展。

1. 数据处理算法在空间复杂曲面的重构中,数据处理算法起到了关键作用。

研究人员采用了各种方法对点云数据进行滤波、平滑和表面重建等处理,以提高数据的质量和准确性。

2. 曲面重建方法曲面重建是逆向工程空间复杂曲面重构的核心问题之一。

研究者提出了许多曲面重建方法,包括基于拓扑数据的方法、基于深度学习的方法以及基于统计学习的方法等。

逆向工程中复杂实物曲面重建的仿真研究

逆向工程中复杂实物曲面重建的仿真研究
ABS TR A CT: T r a d i t i o n a l me t h o d u s e s d o u b l e B— s p l i n e f u n c t i o n t o c o n f i r m o p t i ma l ma t c h i n g p o s i t i o n o f p o i n t c l o u d .
够有效提升逆 向] 二 程 中复杂实物曲面重建精度 , 且鲁棒性较优 。
关键词 : 逆 向工程 ; 复杂实物 ; 曲面重建
中 图分 类 号 : T P 3 9 1 . 7 文献标识码 : B
S i m ul a t i o n o f Co mp l e x Phy s i c a l S ur f a c e Re c o ns t r uc t i o n
第3 4 卷 第3 期
文章编号 : 1 0 0 6 — 9 3 4 8 ( 2 0 1 7 ) 0 3 — 0 3 4 0 — 0 4



仿

2 0 1 7 年3 月
逆 向 工 程 中 复 张丹 丹 , 韩 燮, 韩 慧妍
( 中北 大学计算机与控制 工程学院 , 山西 太原 0 3 0 0 5 1 )
摘要 : 对逆 向丁程 中复杂实物 曲面进行重建 , 在分析复杂实物曲面点云方面具有重要意 义。对复杂实物 曲面重建 时 . 由于寻 找实物 曲面点云 的匹配位置难度大 、 精准度低 , 导致重建效果不理想。传统方 法利用双 B样 条函数来确定点云最 优匹配位 置, 但 由于迭代次数过多 , 导致重建过程过于复杂。提出基于遗传理论的逆 向 程中复杂实物 曲面重建方法 。结合 S US AN 角点检测理论提取复杂实物 曲面角点特征信息 , 对提取的角点特征进行 曲面点云初始 匹配得到初始 匹配点 集 , 以获得 实物 曲面点云最优匹配点集为依据 , 对待重建的曲面密集点云和参考点云进 行匹配 , 利用实 物曲面点云匹配 的近似性测度 作为 遗传个体的适应度函数 , 得到实物曲面点云最优匹配位 置, 实现逆 向工程 中复杂实物 曲面重建。实验结果表 明, 所提方 法能

任意复杂曲面反求技术的曲面重构的研究的开题报告

任意复杂曲面反求技术的曲面重构的研究的开题报告

任意复杂曲面反求技术的曲面重构的研究的开题报告题目:任意复杂曲面反求技术的曲面重构的研究一、选题的背景和意义在三维模型设计和制造中,往往需要从已有的模型上进行修改或重构,这时就需要进行曲面反求技术的研究。

曲面反求技术可以通过点云数据、网格数据或轮廓线数据等来获取曲面参数,进而实现曲面重构。

由于许多复杂曲面的参数难以获取,传统的曲面重构方法已经不再适用,因此需要进行更深入的研究。

本课题研究任意复杂曲面反求技术的曲面重构方法,将为三维模型设计和制造提供更方便、更准确的曲面重构技术,可以应用于船舶、飞机等重要制造领域,有着非常广阔的应用前景。

二、研究内容和计划本课题的研究内容主要包括以下几个方面:1. 曲面重构的基本理论:包括曲面的数学表示、曲面反求技术的基本原理、曲面重构算法等。

2. 曲面反求技术的研究:根据点云数据、网格数据或轮廓线数据等通过逆向提取曲面信息,形成适用于曲面重构的数据。

3. 常见曲面重构算法的研究:对比分析现有的曲面重构算法,并针对任意复杂曲面进行优化和改进。

4. 曲面重构技术的应用研究:将研究所得的曲面重构技术应用于具体的模型设计和制造工程中,评估其效果和应用效益。

本课题计划如下:第一年:1. 搜集曲面反求技术的相关文献资料,深入研究曲面重构的基本理论,包括曲面的数学表示、参数化方法等。

2. 分析常见的曲面反求技术,并选取适用于本课题的数据获取方法,形成适用于曲面重构的数据。

3. 对现有的曲面重构方法进行研究,并改进算法以适应任意复杂曲面的重构需求。

第二年:1. 针对曲面反求技术的不足,研究并提出新的曲面重构算法。

2. 对改进后的算法进行测试和评估,分析不同数据下算法的效果及其优缺点。

第三年:1. 将研究所得的曲面重构技术应用于具体的模型设计和制造工程中,评估其应用效果和效益。

2. 总结本课题的研究成果,并提出进一步的研究方向。

三、存在的难点和解决方案本课题存在一些难点,主要包括:1. 曲面反求技术的数据获取不准确或不完整,会导致曲面重构的精度降低。

逆向工程技术在复杂结构物件数字化重构中的应用研究

逆向工程技术在复杂结构物件数字化重构中的应用研究

逆向工程技术在复杂结构物件数字化重构中的应用研究随着科技的不断进步,逆向工程技术在数字化重构中扮演着越来越重要的角色。

数字化重构是将物理世界中的实体物品精确地以数字化形式记录下来,使得我们可以在计算机中使用这些模型进行设计、仿真等操作。

而逆向工程技术则是实现数字化重构的实际手段。

本文将从技术原理、应用领域、优势和局限性等方面分析逆向工程技术在复杂结构物件数字化重构中的应用研究。

一、技术原理逆向工程技术主要通过激光扫描、三维成像、计算机辅助设计等手段进行复杂结构物件的数字化重构。

其中激光扫描是逆向工程技术中的核心技术之一。

激光扫描器通过扫描物体表面的点云数据,生成三维表面模型。

这一技术可以快速地获取物体的精细几何形态和表面纹理等信息。

激光扫描器具有高精度、高效率、自动化程度高等特点,可以应用于多种物体的数字化重构中。

另外,逆向工程技术还包括三维成像和计算机辅助设计等多种技术。

三维成像技术是基于摄像机、雷达等设备获取物体相关信息建立三维模型的技术。

它具有易操作、成本低、眼镜体积小等优点。

计算机辅助设计是早期逆向工程的核心技术之一,利用计算机对物体进行建模和设计,为工艺制造提供便利,使得物体的复杂几何形态获得了更为简便、快捷的生成方法。

二、应用领域逆向工程技术已经成功地应用于多个领域,如汽车、飞机、船舶、航空航天、医疗器械等行业。

以汽车行业为例,利用逆向工程技术不仅可以快速地将维修和零部件生产过程数字化,还可以帮助整个链条更加高效地运转。

其实,在汽车行业中,逆向工程技术在新车型开发和3D打印零部件等领域起到了至关重要的作用。

逆向工程技术还可应用于私人领域。

随着3D打印技术的发展,许多爱好者和制造商逐渐利用逆向工程重构实体物品以及打印出相关配件等。

这一技术使得个人在数字化重构和3D打印等方面有了更多的创新和探索空间,同时也为社会各个领域提供更加优秀的零部件。

三、优势和局限性逆向工程技术的优势在于可以为高质量的数码重构提供数据和基础。

UG_Imageware在逆向工程曲面重构中的应用

UG_Imageware在逆向工程曲面重构中的应用

传统的产品实现通常是从概念设计到图样 , 再制造出产品 ,我们称之为正向工程 (或顺向工程 , 而相对于传统的设计而言, “逆向工程” (Reverse Engineering , RE , 也称反求工程、反向工程等 , 它起源于精密测量和质量检验 , 是设计下游向设计上游反馈信息的回路 , 主要是通过 3D 数字化测量仪或光学设备对物理原型进行扫描 , 获得点云数据 , 再通过相应的处理软件如UG/Imageware 等转变成曲面的过程。

逆向工程的思想最初是来自从油泥模型到产品实物的设计过程。

在 20世纪90年代初 , 随着现代计算机技术及测试技术的发展 , 逆向工程发展为一项以先进产品、设备实物为研究对象 , 利用 CAD/CAM 等先进设计、制造技术来进行产品复制、仿制乃至新产品开发的一种技术手段 , 其相关领域包括几何测量、图像处理、计算机视觉、几何造型和数字化制作等。

1Imageware 处理逆向工程典型工作流程1.1逆向工程的工作流程逆向工程具体的工作流程是针对实际工作零部件 (样品或模型 , 利用 3D 数字化测量仪或光学扫描仪快速准确地测量样品表面或轮廓线条 , 得到样品点云数据 , 并加以点云数据处理、曲线处理、曲面处理后 , 重构模型并加以分析和加工。

具体工作流程 , 如图 1所示。

图 1逆向工程典型工作流程图1.2Imageware 对点云数据的处理流程在逆向工程的工作流程中 , Imageware 软件主要应用在点云数据处理、模型重建过程及相关误差评价。

主要涉及到以下三个工作过程 :点处理过程、曲线处理过程和曲面处理过程。

逆向改进完善设计样品或油土模型数据处理3D 扫描 CAD 曲面构建CAD 结构设计 RT 快速模具RP 快速成型 UG/Imageware 在逆向工程曲面重构中的应用邹金兰 1张宇2郭勤静 2(1广东工贸职业技术学院机电系 , 广州 510510(2昆明理工大学机电工程学院 CIMS 应用研究中心 , 昆明 650093The application of UG/Imageware on surface recreate of reverse engineering ZOU Jin-lan 1, ZHANG Yu 2, GUO Qin-jing 2(1Guangdong Industry and Trade Profession Technology College , Guangzhou 510510, China(2Kunming University of Science and Technology , Kunming 650093, China!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! "!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! "! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! "【摘要】结合曲面自身特点 , 采用 ATOS 扫描仪对其扫描得到点云数据 , 利用逆向造型软件Imageware 强大的点云数据处理功能 , 采用 4-边界法在 Imageware 中进行点云数据处理、曲线处理、曲面处理等 , 重构曲面模型并进行模型误差评价。

反求原理在重构模具自由曲面中的应用

反求原理在重构模具自由曲面中的应用

反求原理在重构模具自由曲面中的应用反求原理是一种常用的设计方法,它可以通过已知的结果来推导出实
现这个结果的方法或过程。

在重构模具自由曲面中,反求原理可以应用于
以下方面:1.修复模具缺陷当模具出现缺陷时,可以通过反求原理来修复。

首先,需要确定缺陷的位置和形状,然后通过反求原理来推导出修复的方法。

例如,如果模具表面出现了凹陷,可以通过反求原理来推导出填补凹
陷的方法,如使用填充材料或重新加工模具表面。

2.优化模具设计在模具
设计过程中,可以通过反求原理来优化设计。

例如,如果需要设计一个具
有特定形状的模具,可以通过反求原理来推导出实现这个形状的方法。


样可以避免设计过程中的盲目尝试和试错,提高设计效率和准确性。

3.重
构模具自由曲面在重构模具自由曲面时,可以通过反求原理来推导出实现
自由曲面的方法。

例如,如果需要重构一个具有复杂曲面的模具,可以通
过反求原理来推导出实现这个曲面的方法,如使用数控加工或手工加工等。

总之,反求原理在重构模具自由曲面中具有重要的应用价值,可以帮助设
计师更加高效地完成模具设计和重构工作。

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反求 工 程 技术 在 复 杂 曲面 重构 系 统 中 的应 用
王春升 程仲文 胡彦军
( 兰州 工业 高等专科 学校 , 甘肃 兰 州 7 0 5 ) 3 0 0
摘 要: 论述 了针对 注塑零件 复杂 曲面的 反 求 设计 , 出运 用 C D 白光 光栅 非 接触 工业 相 机 采 集点 云 数 提 C
e gn e n . A meh d o sn n ie r g i t o fr u i g CCD whi p ia r t g n n—c n a t n u t a c me a c le t g t o tc lg a i o e n o tc i d sr l a r olci i n p i tc o d d t r r s n e o n lu aa a e p e e td. W h n t e p i tco d d t o d d i t e me rc s fwa e,t e sr cu a e h on lu aa la e no g o ti ot r h tu t r l c a a t rsis o h ewo k p itco d n u fc ti r e e t d i h h r ce itc fte n t r on l u s a d s ra e f t i ng a e s lce n t e NURBS s ra e r c n u c e o — f
N B UR S曲面重构 方法 , 在复 杂 曲面 为原型 实体重 构的 反求设计 中具 有理 想 的应用价值 。
关键 词 : 反求工 程 曲面重构 G o ti N BS曲面 点 云处理 e me c UR r
中图分类 号 : H 2 T 12 文 献标识码 : A
Ap l ain o v re E gn e ig T c n lg e Co lx pi t fRe e s n ie r e h oo yi Th mpe c o n n
Cuv d Su f c s R c n tu t n S se re r e e o sr ci y t m a o WA G C u se g C E G Z o g e , ajn N h na zo o tcncC l g , azo 3 0 0 H L nh uP l eh i ol e L nh u7 0 5 ,C N) y e
随 着 现 代 计 算 机 技 术 及 测 量 技 术 的 发 展 , 用 利
C D C M 技 术 、 进 制 造 技术 来 实 现 产 品 实 物 的反 A/A 先 求工 程 ( E) 已成 为 C D C M 领 域 的一 个 研 究 热 R , A /A 点 , 成为 反求工 程技 术 应用 的主 要 内容 ¨ 。反 求 工 并 程三 维 C D模 型 重 构 是 后 续 产 品加 工 制 造 、 速 成 A 快 型、 工程 分析 和产 品再 设计 的基 础 J 。传统 的设 计是 根据产 品的功 能来确 定 原 理方 案 , 而 确定 具 体结 构 进 的一 种 设 计 模 式 , 反 求 工 程 是 以 实 物一 原 理一 功 而 能一 三 维 重 构 , 到 后 续 设 计 和 加 工 的一 种 设 计 模 再
应 用 N R S曲面 模 型 实 现 曲 面 重 构 , 为 复 杂 曲面 UB 成 重 构一 种行之 有效 的方法 。
1 反求 曲面重构 的数 据采集
反求重 构数据 采集 的方 法通 常有接 触式和非 接触 式测 量 , 由于测量 方法 的不 同 , 到的测 量数据分 布形 得 式不 同 。常用 的测 量仪 器 主要 有 三 坐标 测量 机 、 维 三 数 字化 扫描仪 、 计算 机 断 层 摄 像 等 。本 文 采用 非 接 触
sr ci n a d i tr o ain,a d g tt e p itco d s ra e ft r e i n in lr c n t cin.I a tu to n n ep lto n e h o n l u u fc s o h e —d me so a e o sr t u o th s p o e h tte s se b s d o o ti r v d t a h y t m a e n Ge merc NURBS s ra er c n t cin f rt r t tp ft e r v re u c e o sr to o hep ooy e o h e e s f u e g n e n a h d a a u . n i e r g h st e i e lv l e i Ke ywo d r s:Re es gn e ig: ra e Re o sr to Ge merc; v re En i e rn Su c c n tucin; o ti NURBS S ra e; i tClud o e sn f u f c Pon o sPrc s i g
据 , 点云数 据加载 到 Gemer 将 o tc软件 中 , 用 N B i 利 UR S曲面重 构方 法 和插值 算 法 。 进行 点云 数据 筛
选。 构造 点云特 征 网格 和 曲面 拟 合 , 到点 云 曲面 的三 维 重 构 。实 践 证 明 , 于 Gemer 得 基 o ti c系统 的
Absr t n te flo n ril tac :I h olwi g a tce,we wi s u s te meh d t tt e c mp e u v d s ra e a e n r v re l dic s h t o ha h o lx c r e u c s b s d o e es l f
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