逆向工程的研究现状和发展前景
逆向工程技术的发展趋势

逆向工程技术的发展趋势逆向工程技术的发展趋势逆向工程技术是一种通过解析和研究产品或系统的工作原理、设计构造和制造工艺等,来获取相关技术信息的方法。
随着科技的不断进步和市场竞争的加剧,逆向工程技术正在迅速发展,并呈现出以下几个趋势。
首先,逆向工程技术将更加智能化和自动化。
借助人工智能、机器学习和大数据等先进技术,逆向工程过程中的数据采集、分析和重构将实现自动化和智能化。
例如,通过深度学习算法,逆向工程软件可以自动识别产品的不同组件和结构,从而加快数据采集和分析的速度。
此外,逆向工程软件还可以根据用户的需求,自动优化产品的设计和制造工艺,提高产品的性能和质量。
其次,逆向工程技术将更加多样化和综合化。
逆向工程不仅仅限于产品的解构和数据采集,还包括对产品的功能和性能进行分析和优化。
在逆向工程的过程中,还可以结合仿真分析、优化设计和制造工艺等多种技术手段,对产品进行全面的研究和改进。
例如,逆向工程技术可以通过仿真模拟和优化算法,对产品的结构和材料进行优化设计,提高产品的性能和可靠性。
此外,逆向工程技术还可以结合3D打印等先进制造技术,实现个性化和定制化生产。
第三,逆向工程技术将更加广泛应用于各个行业。
随着数字化和信息化的推进,逆向工程技术在汽车、航空航天、电子、医疗、消费品等各个行业的应用越来越广泛。
逆向工程技术可以帮助企业提高产品的竞争力和市场占有率,加强对竞争对手的监控和分析。
例如,在汽车行业,逆向工程技术可以帮助企业了解竞争对手的产品结构和制造工艺,从而优化自己的产品设计和制造流程。
最后,逆向工程技术将更加注重知识产权保护和法律法规遵守。
逆向工程技术的发展和应用,也带来了一些知识产权和技术泄露的问题。
为了保护企业的知识产权和合法权益,逆向工程技术必须遵守国家和地区的相关法律法规,确保合法的数据采集和使用,并采取有效的措施保护技术信息的安全性和机密性。
总之,逆向工程技术在智能化、多样化、广泛化和法律法规遵守方面的发展趋势,将为企业带来更多的机遇和挑战。
逆向工程技术的发展趋势及应用研究

逆向工程技术的发展趋势及应用研究逆向工程技术是指通过对已有产品或零件进行逆向分析和研究,以获取其设计、原理或制作工艺等相关信息的技术。
逆向工程技术的发展历程可以追溯到60年代末期的美国航空航天工业,当时普及的CAD/CAM软件促进了该领域的发展。
之后,逆向工程技术在汽车、医疗、航空等行业中得以广泛应用。
逆向工程技术的发展趋势和应用研究,也逐渐成为了许多领域的热点和关注焦点。
一、逆向工程技术的发展趋势1.数字制造的加速推动逆向工程技术的发展随着数字制造技术的发展,逆向工程技术已经成为数字制造的一个重要组成部分。
数字化的设计、制造和产品生命周期管理,必须在一定程度上依赖于逆向工程技术。
传统加工和质量控制方式的局限性,以及全局竞争环境的使命和挑战,也促使制造公司采用数字化技术和逆向工程技术来减少制造成本、更快地实现生产和降低产品的开发风险。
现代逆向工程技术具有快速和准确的特点,它们可以在短时间内获取需要的设计数据和物理特性,并将它们应用于增量制造、售后服务、维修和改进之中。
同时,逆向工程技术还可以促进产品开发和设计,提高公司在竞争市场中的优势和独特性。
2.机器学习和人工智能技术的不断发展,重新定义了逆向工程的应用随着机器学习和人工智能技术的日益成熟,并在许多领域发挥重要作用,逆向工程技术也可以应用这些新技术。
在传统的逆向工程过程中,需要通过计算几何和三维模型来获取产品的物理特性。
但是,机器学习和人工智能技术可以通过对物理和材料属性的自动识别和分类来提高逆向工程技术的效率和准确性。
例如,机器学习可以在原始数据中自动分类和识别不同的材料和部件,从而切实提高逆向分析和应用研究的效率。
由于逆向工程技术的特殊性质,相应的人工智能和机器学习模型需要依据实际应用场景进行设计和构建,并在实践中不断迭代和调整。
这一趋势以自适应人工智能和机器学习技术的应用研究为代表,将会在未来逐渐占据逆向工程技术的主导趋势。
二、逆向工程技术的应用研究1.逆向工程技术在汽车制造中的应用汽车制造是逆向工程技术的重要应用领域之一。
逆向工程的现状及发展前景

逆向工程也称反求工程或者反向工程,是根据已存在的产品或者零件原型构造产品或者零件的工程设计模型,并在此基础上对已有的产品进行剖析、理解和改进,是对已有设计的再设计。
(1)设计前的准备工作。
设计之前应确定设计的整体思路,对实物模型进行系统的分析,划分出模型的特征区,确定模型的基本构成形状的曲面类型,这些关系到相关软件的选择和软件模块的确定。
(2)零件原形的数字化。
根据测量对象的特点确定扫描方法以及扫描设备,利用 3D 扫描测量设备来获取零件实物表面点的三维坐标值。
(3)提取零件的几何特征。
按测量数据的几何属性对其进行分割,分割方法普通可分为两类,一类是基于边界分割法,一类是基于区域分割法。
区域分割法将相似几何特征的点划为同一区域,具有明确的几何意义,是较为常用的分割方法。
(4)零件 CAD 模型的重建。
将分割后的三维数据在 CAD 系统 中分别做表面模型的拟合,并通过表面片的拼接获取零件实物表面的 CAD 模型。
(5)重建 CAD 模型的检验与修正。
由于测量得到的数据点往往 存在一些数字误差,所以需要对曲面或者曲线进行光顺处理,提高曲面 质量。
此外还要检验重建的 CAD 模型是否满足精度或者其他试验性能 指标的要求,对不满足要求的应进行适当的调整修改,直至达到零件 的标准接触式三坐标测量机(Coordinate Measure Machine ,CMM)可 谓接触式测量的代表。
接触式三坐标测量机通常是基于受力变形的原 理,通过探头测取三维几何坐标数据。
操作者事先设计规划好测量途 径与方式,三坐标测量机便会按照所指定的路径测取三维几何坐标数 据。
普通来说,接触式三坐标测量机测量较稳定,易于定位,测量精 坐标测量机非接触式机械手 坐标测量机 光学测量机 声学测量机 磁学测量机结构光法 激光三角形法 激光测距法 干涉测量法 图象分析法接触式度高,对被测物体的材质和色泽没有特殊要求。
其主要缺点是测量效率低,测量探头的半径必须进行补偿,并且有可能会浮现探头测不到的盲区。
逆向工程应用现状及方向 论文

逆向工程应用现状及研究方向[摘要] 近年来, 逆向工程作为一种新的产品设计思想和方法越来越广泛地用于工业领域, 并取得了不少成果。
本文全面地总结了反向工程的环节、目前的研究应用状况及现有系统的不足之处, 进一步提出了今后逆向工程的研究方向。
[关键词] 逆向工程几何建模集成系统引言随着科技的发展和市场竞争的日益激烈,对产品的设计提出了更高的要求,即产品多样化、外形美观、更新换代周期短;同时也促进了产品制造过程的发展。
近年来,许多产品的设计、制造要求基于现有的原型或实物,由此产生了逆向工程的概念。
逆向工程是指根据实物模型测定的数据,构造出cad模型的过程。
逆向工程为客户和制造者在并行工程环境下应用快速原型技术提供了强有力的工具,是缩短产品开发周期的有效途径,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。
这种技术在工程上正得到越来越广泛的应用。
1.逆向工程建模过程由实物产生cad设计模型的过程称为逆向工程的几何建模,是逆向工程的关键技术,也是逆向工程的研究重点,此过程分两个阶段:数据采集;cad模型的建立。
1.1 数据采集数据采集是由实物测量出数据点的过程,根据测量方式不同,数据采集方法分为接触式和非接触式测量两大类。
接触式测量方法是通过传感器测头与样件的接触而记录样件表面点的坐标位置。
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换为样件表面的坐标点。
使用的测量方法及测量设备不同,得到的测量数据组织方式也不同。
数据采集是逆向工程准确建模的基础,采集的质量受很多因素影响, 主要有以下几方面: 测量方法本身的精度、仪器的校准、测量范围的限制、定位的准确性、多视图问题、数据的局部丢失、被测表面的光洁度、零件数据的统计性分布等。
由于以上原因, 测量数据需要进行预处理,包含多视拼合、噪声处理及数据精简等多方面的工作。
经过预处理的数据才可进行曲面拟合及cad 模型的建立。
逆向工程技术研究进展

逆向工程技术研究进展逆向工程技术研究进展引言逆向工程技术作为一种分析和还原产品或系统的方法,在各个领域都得到了广泛的应用。
本文将探讨逆向工程技术的定义、发展历程,以及未来的研究趋势和应用前景。
一、逆向工程技术的定义和发展历程逆向工程是指通过分析和研究已有的产品或系统的设计和运作原理,推导出其中的技术细节和知识,以实现同类产品或系统的再制造或改进。
逆向工程技术的提出,源于对产业技术发展的迫切需求。
早在20世纪60年代,逆向工程技术已被广泛应用于军事领域,并随后在航空航天、汽车制造、电子产品等众多领域中得到了应用。
逆向工程技术的发展可以分为三个阶段。
第一阶段是从事逆向工程的初期,主要通过手工测量和分析,包括实物剖析、测绘等方式进行产品还原和技术解析。
然而,这种传统的逆向工程方法存在效率低、成本高等问题。
第二阶段是在计算机技术快速发展的背景下,逆向工程开始借助计算机辅助工具进行,基于图像处理、三维建模和虚拟现实等技术手段进行产品还原和技术解析。
这一阶段大大提高了工作效率和精度。
第三阶段是在大数据和人工智能等技术的驱动下,逆向工程技术开始向更高层次的发展。
它结合了计算机视觉、机器学习、深度学习等技术,实现了更加自动化和智能化的产品还原和技术分析。
二、逆向工程技术的研究进展目前,逆向工程技术已经取得了显著的研究进展。
在逆向工程的三个阶段中,技术手段、方法和工具都取得了重大突破。
以第三阶段的发展为例,以下是逆向工程技术研究的几个重要方向:1. 图像处理与模式识别逆向工程的第一步是通过图像处理技术对产品进行数字化还原。
当前,图像处理和模式识别技术已经非常成熟,包括图像分割、特征提取、目标检测等方法,可以高效、准确地从产品图像中提取所需的信息。
2. 三维建模与重建逆向工程的目标是从已有的产品中还原出其设计和结构,而三维建模是实现产品重建的重要手段。
基于点云数据、表面重建、体素模型等方法,可以实现对产品的三维建模和重建,进而进行产品的再设计和改善。
《2024年逆向工程技术的研究与工程应用》范文

《逆向工程技术的研究与工程应用》篇一一、引言逆向工程技术是一种通过分析已有产品或系统的性能、结构、功能等,以获取其设计原理、制造工艺、技术参数等关键信息的技术手段。
随着科技的不断进步和市场竞争的日益激烈,逆向工程技术越来越受到关注和重视。
本文将对逆向工程技术的研究现状和工程应用进行深入探讨。
二、逆向工程技术的概述逆向工程技术是相对于正向工程技术而言的。
正向工程主要是根据产品的需求、功能等进行设计和制造,而逆向工程则是从已有产品出发,通过对产品的反求分析,了解其内部结构、设计原理、制造工艺等关键信息。
逆向工程技术的应用领域非常广泛,包括机械制造、电子设备、航空航天、生物医学等领域。
三、逆向工程技术的关键环节逆向工程技术的实施主要包括以下几个关键环节:1. 样品获取:通过购买、租赁、借阅等方式获取目标产品或系统。
2. 样品分析:运用各种手段对样品进行拆解、检测、分析等操作,以获取其内部结构、设计原理、制造工艺等关键信息。
3. 数据处理:将样品分析得到的数据进行整理、加工和提取,以形成可供分析和研究的数据集。
4. 建模与仿真:根据处理后的数据,建立样品的模型或仿真系统,以更好地了解其性能和特点。
5. 技术重现:在建模与仿真的基础上,重新设计和制造类似的产品或系统。
四、逆向工程技术的优点和挑战逆向工程技术的优点在于能够快速获取已有产品的关键信息,为新产品的设计和制造提供有力支持。
此外,逆向工程技术还可以帮助企业实现技术引进和消化吸收,提高企业的技术水平和创新能力。
然而,逆向工程技术也面临着一些挑战。
首先,样品分析需要专业的技术和设备支持,对操作人员的技能要求较高。
其次,由于不同产品的设计和制造工艺存在差异,逆向工程技术的应用需要针对具体情况进行具体分析。
最后,逆向工程技术的实施需要遵守相关法律法规和知识产权保护规定。
五、逆向工程技术在工程应用中的实例分析以汽车行业为例,逆向工程技术被广泛应用于汽车设计和制造过程中。
《2024年逆向工程技术的研究与工程应用》范文

《逆向工程技术的研究与工程应用》篇一一、引言逆向工程技术(Reverse Engineering Technology)在当代的制造业中占据了举足轻重的地位。
这项技术涉及到产品的反求设计和创新设计过程,是对原始产品设计的一种深入分析。
其研究涉及面广,包括了物理学、计算机技术、化学以及众多相关学科,应用场景多样,对工程领域有着深远的影响。
本文将就逆向工程技术的相关概念、原理以及在工程应用中的实际作用进行探讨。
二、逆向工程技术的定义与原理逆向工程技术是一种利用现有产品或服务,通过一系列的技术手段和工艺流程,对其进行结构、性能、功能等属性的研究,并最终达到反求其设计思路、原理和制造方法的目的。
其基本原理包括产品拆解、数据采集、数据处理、模型重构等步骤。
1. 产品拆解:对产品进行物理或化学的分解,以便于后续的数据采集和分析。
2. 数据采集:利用各种测量设备和技术,如三维扫描仪、CT 扫描等,获取产品的几何形状、尺寸等数据。
3. 数据处理:对采集的数据进行清洗、修正和优化,为后续的模型重构提供基础。
4. 模型重构:根据处理后的数据,建立产品的三维模型,进而分析其设计原理和制造方法。
三、逆向工程技术在工程应用中的作用逆向工程技术被广泛应用于汽车、机械、航空等工程领域。
以下是逆向工程技术在工程应用中的具体作用:1. 产品复制:对原产品进行反求,从而实现对产品的完全复制,达到高仿真的效果。
这在汽车行业尤为常见,对于零部件的制造和改进有重要的价值。
2. 故障诊断:通过对已出现故障的产品进行逆向分析,可以快速找到故障的原因和位置,从而采取相应的维修措施。
3. 产品改进:在了解原产品设计原理和制造方法的基础上,可以进行产品的优化和改进,提高产品的性能和质量。
4. 创新设计:逆向工程技术不仅可以帮助我们理解和学习原产品的设计思路和制造方法,还可以为创新设计提供灵感和思路。
通过对不同产品的特点和优势进行综合分析,可以设计出更具创新性和竞争力的新产品。
逆向工程技术的应用与研究

逆向工程技术的应用与研究一、绪论逆向工程技术是指对现有的、已经成型的某一种器件或系统进行解剖、研究和分析,以便了解其构造和工作原理的技术方法。
近年来,随着信息技术的飞速发展,逆向工程技术在各领域的应用越来越广泛,逆向工程的研究也逐步深入,成为当今领域研究的热点。
二、逆向工程技术的分类逆向工程技术较为复杂,依据其应用范围和技术手段的不同,可将其分类为以下几类:1.鼠标逆向工程技术鼠标逆向工程技术是指逆向工程技术在计算机鼠标方面的应用。
通过对鼠标进行分析和研究,可以掌握它们的核心技术和构造原理,并得到更好的产品设计。
2.汽车逆向工程技术汽车逆向工程技术是指对现有汽车进行分析和研究,以分析汽车的结构、功能、参数等信息并进行再设计,进而实现自主研发、生产。
3.电子产品逆向工程技术电子产品逆向工程技术是指对电子产品进行分析和研究,以揭示其制造工艺和传感装置原理,为产品的再设计提供机会。
4.生物逆向工程技术生物逆向工程技术是指通过对生命体细胞和生命过程进行研究,以推理细胞结构和生命机制,进而实现纳米操作和组织薄膜化。
三、逆向工程技术的研究与应用逆向工程技术的推广和应用对科技创新、产业升级具有重要意义,以下从几个角度分析其研究与应用:1. 逆向分析软件的研究逆向分析软件是逆向工程技术的重要组成部分,通过对软件的进行反编译,可以揭示出程序的原始码、数据空间以及函数之间的关系等信息。
2. 制造业中的逆向工程技术在制造业中,逆向工程技术常常应用于产品的设计和改进。
通过分装原有产品的结构和功能,可以分析出在成本、质量、性能方面的优缺点,根据分析结果再重新设计,进而实现自主研发和提高可靠性。
3. 外观设计中的逆向工程技术在外观设计方面,逆向工程技术也发挥着重要作用。
通过对已有外观设计进行逆向反推,可以更好地理解设计者的构思和美学思想,实现更好地翻新。
四、逆向工程技术的前景与困境尽管逆向工程技术已经发展了很多年,但领域内的研究和探索仍然存在不少困境,例如:1.数据安全问题在逆向工程技术的研究和应用中,有不可避免的数据安全问题。
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摘要:随着测量技术和计算机技术的发展,以实体为研究对象,利用逆向工程技术对产品进行建模、仿真、优化及新产品开发成为现代设计的一大热点。
本文阐述了逆向工程的基本概念及通过工业及医学的两个例子来说明逆向工程的应用,并对逆向工程的前景进行展望。
关键词:逆向工程模型重建有限元数据测量技术1.引言逆向工程也称反求工程或反向工程[1],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,并在此基础上对已有的产品进行剖析、理解和改进,是对已有设计的再设计。
从广义讲,逆向工程可分以下三类[2]:(1)实物逆向:它是在已有产品实物的条件下,通过测绘和分折,从而再创造;其中包括功能逆向、性能逆向、方案、结构、材质等多方面的逆向。
实物逆向的对象可以是整机、零部件和组件。
(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。
软件逆向有三类:既有实物,又有全套技术软件;只有实物而无技术软件;没有实物,仅有全套或部分技术软件。
(3)影像逆向:设计者既无产品实物,也无技术软件,仅有产品的图片、广告介绍或参观后的印象等,设计者要通过这些影像资料去构思、设计产品,该种逆向称为影像逆向。
目前,国内外有关逆向工程的研究主要集中在几何形状的逆向,即重建产品实物的C A D ,称为“实物逆向工程”。
逆向工程与顺向工程如下图1 所示:图1 逆向工程与顺向工程2 逆向工程数据测量技术[3- 4]数据测量是通过特定的测量设备和测量方法获取产品表面离散点的几何坐标数据,将产品的几何形状数字化。
其测量原理是:将被测产品放置于三坐标测量机的测量空间内,可以获得被测产品上各个测量点的坐标位置,根据这些点的空间坐标值,经过计算机数据处理,拟合形成测量元素,如圆、球、圆柱、圆锥、曲面等,经过数学计算的方法得出其形状、位置公差及其它几何量数据。
高效、高精度地获取产品的数字化信息是实现逆向工程的基础和关键。
现有的数据采集方法主要分为两大类:(1)接触式数据采集方法接触式数据采集方法包括使用基于力的击发原理的触发式数据采集和连续式扫描数据采集、磁场法、超声波法。
接触式数据采集通常使用三坐标测量机,测量时可根据实物的特征和测量的要求选择测头及其方向,确定测量点数及其分布,然后确定测量的路径,有时还要进行碰撞的检查。
触发式数据采集方法采用触发探头,触发探头又称为开关测头,当测头的探针接触到产品的表面时,由于探针受理变形触发采样开关,通过数据采集系统记下探针的当前坐标值,逐点移动探针就可以获得产品的表面轮廓的坐标据。
常用的接触式触发探头主要包括:机械式触发探头、应变片式触发探头、压电陶瓷触发探头。
采用触发式测头的优点在于:适用于空间箱体类工件及已知产品表面的测量;触发式探头的通用性较强,适用于尺寸测量和在线应用;体积小,易于在狭小的空间内应用;由于测量数据点时测量机处于匀速直线低速状态,测量机的动态性能对测量精度的影响较小。
但由于测头的限制,不能测量到被测零件的一些细节之处,不能测量一些易碎、易变形的零件。
另外接触式测量的测头与零件表面接触,测量速度慢,测量后还要进行测头补偿,数据量小,不能真实的反映实体的形状。
(2)非接触式数据采集方法非接触式数据采集方法主要运用光学原理进行数据的采集,主要包括:激光三角形法、激光测距法、结构光法以及图像分析法等。
非接触式数据采集速度快、精度高,排除了由测量摩擦力和接触压力造成的测量误差,避免了接触式测头与被测表面由于曲率干涉产生的伪劣点问题,获得的密集点云信息量大、精度高,测头产生的光斑也可以做得很小,可以探测到一般机械测头难以测量的部位,最大限度地反映被测表面的真实形状。
非接触式数据采集方法采用非接触式探头,由于没有力的作用,适用于测量柔软物体;非接触式探头取样率较高,在50 次/秒到23000 次/秒之间,适用于表面形状复杂,精度要求不特别高的未知曲面的测量,例如:汽车、家电的木模、泥模等。
但是非接触式探头由于受到物体表面特征的影响(颜色、光度、粗糙度、形状等)的影响较大,目前在多数情况下其测量误差比接触式探头要大,保持在10 微米级以上[5]。
该方法主要用于对易变形零件、精度要求不高零件、要求海量数据的零件、不考虑测量成本及其相关软硬件的配套情况下的测量。
总之,在可以应用接触式测量的情况下,不要采用非接触式测量;在只测量尺寸、位置要素的情况下尽量采用接触式测量;考虑测量成本且能满足要求的情况下,尽量采用接触式测量;对产品的轮廓及尺寸精度要求较高的情况下采用非接触式扫描测量;对离算点的测量采用扫描式;对易变形、精度要求不高的产品、要求获得大量测量数据的零件进行测量时采用非接式测量方法。
3 逆向工程技术在快速模具制造中的应用快速模具制造是一种低成本的逆向工程,它可以通过三维CAD系统,手工直接进行三维实体建模;或依靠扫描技术对实物进行扫描,以获得三维模型的点数据后在计算机中建模.最后通过CAM系统生成NC程序并与数控机床通讯,快速地制造出简易模具[6],图2为逆向工程工艺流程图.以洗发水瓶作为实物,通过扫描、建模、模拟加工、生成NC程序,最后在数控机床上加工出洗发水瓶模具的阴模和阳模等过程,详细分析了逆向工程在快速模具制造中的应用技术.具体过程介绍如下.该过程是借助英国雷尼绍公司制造的CYCLONE高速数字化扫描机,采集实物模型上的每一点的几何数据,如图4a所示,利用TRACECUT系统对所采集的数据进行处理,并通过格式转换接口与其它CAD/CAM系统相连,进行CAD建模、模拟加工、生成NC程序,最后在数控机床上加工出洗发水瓶模具的阴模和阳模[7],见图4b和图4c。
3.1 实现过程的关键技术由实物建立CAD 模型,要求首先对其实物表面进行数字化处理,由此可见,逆向工程的关键技术有两个方面:一方面是实物模型表面数据获取技术,即数字化扫描技术;另一方面是产品建模技术(曲面构造技术)。
下面对这两方面作进一步研究。
(1)数字化扫描技术实物模型表面数据获取的数字化过程就是数字化扫描过程。
事实上,数字化扫描及其相关技术技术逆向工程。
扫描是采用模拟式或非接触激光扫描侧头沿着未知模型的表面连续扫描。
采集模型表面的坐标值,每秒可采集十至上千点数据,把采集的数据存入计算机中,而扫描和加工过程不是同时进行的[8]。
根据模型制造的需要,既可以对扫描模型进行阴阳转换、比例缩放、镜像、旋转、平移以及根据用户设定自动生成分型面等处理、然后生成需要的NC加工程序,同时也可以生成各种不同格式的CAD数据,送到其他CAD/CAM系统中进行进一步处理。
同济大学借助雷尼绍公司制造的专用高速度扫描器采用接触式方法来获取数字化的模型,见图4a。
(2)产品建模技术当零件原型数字化后形成一系列的空间离散点,生成原型的CAD 模型就是要在这些离散点基础上,应用计算机辅助几何设计的有关技术,构造零件原型的CAD模型,通常对于含有自由曲面的复杂型面,用一张曲面来拟合所有数据点是不可行的,一般首先按照原型所具有的特征,将测量数据点分割成不同的区域[9],各个区域分别拟合出不同的曲面,然后应用曲面求交或曲面间过渡的方法将不同的曲面连接起来构成一个整体,有效的三维测量数据分割和拟合技术是逆向工程中的重要内容。
同济大学借助雷尼绍公司制造的专用高速度扫描器获得洗发水作为实物的扫描点后利用TRACE-CUT系统对所采集的数据进行处理,并通过IGES接口与其他CAD系统相连进CAD建模。
如图54.基于逆向工程的医学器官有限元建模为了提高医学器官有限元模型的建模速度和精度,采用逆向工程的思想方法,利用Medical image processing(MIPP)软件自动建立了人头部的有限元分析模型。
用户可以通过MIPP进行二维图片的重构和三维显示,然后应用ANSYS参数化设计语言导出一个有限元分析模型。
结果表明新的建模方法比传统的建模方法速度更快,精度更高,为生物力学分析和医学假肢制造提供了一个更加有效和实用的方法[10]。
基于逆向工程的三维有限元模型的构建要解决两个问题:一是断层图像的三维重建和显示,二是将骨骼关节等组织器官构成有限元物同构模型。
图6 断层图像的表面材质模型的重建结果经过三维重建的处理后(如图6),得到了空间点三维坐标,在多数情况下,反求工程中表面数据具有数据量大且散乱等特点,被形象地称为“点云”,为了与有限元分析软件无缝集成,以下的工作都借用了ANSYS的APDL语言,以指令流的方式对点云进行操作。
头骨骨折是一种高能量损伤,大多由于压砸、撞挤、轧辗或高处坠落等所致,不论是保守还是手术治疗效果都比较差。
研究尝试采用逆向工程方法建立颅脑部分三维有限元模型,不仅有利于从多角度认识脑损伤机制,为今后形成完整的脑损伤理论提供试验依据;同时也为生物医学中的三维有限元分析方法的应用研究探索了一种新的建模方法,下表是传统建模方法与新方法的比较[11]。
5.结语逆向工程做为一种非常高效的产品设计思路和方法,可以迅速、精确、方便地获得得实物的三维数据及模型。
为产品提供先进的开发、设计及制造的技术支撑。
它改变了传统产品设计开发模式, 大大缩短了产品开发的时间周期,提高产品研发的成功率。
目前,逆向工程在各个领域发挥着重要作用,比如汽车外观设计、医学上的人工器官等。
但逆向工程的主要应用部分还是在模具专业上,它大大促进了我国制造业的发展。
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