反求技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展

《反求技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、反求技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展院（系）材料科學(xué)與工程專業(yè)材料加工工程學(xué)生學(xué)號(hào)班級(jí)2010年5月15日反求技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展摘要:闡述了再制造工程中反求技術(shù)的基本概念及其應(yīng)用，介紹了反求技術(shù)中幾種主要測量方法的基本原理和特點(diǎn)，并對(duì)其精度、速度和適用范圍作了分析和比較，同時(shí)介紹了三維表面重建的幾種常用方法，提出了反求技術(shù)在再制造工程中的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：再制造，反求技術(shù)，三維測量，三維重建1.緒論首先介紹了反求工程的基本概念，進(jìn)而介紹了與此相關(guān)的快速實(shí)物測量技術(shù)、快速曲面建模技術(shù)、快速加工技術(shù)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，最后通過分析與比較，結(jié)合實(shí)際實(shí)驗(yàn)條件確定本課題的研究內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)方法。1.1引言在計(jì)算機(jī)技

2、術(shù)飛速發(fā)展的今天，三維的幾何造型技術(shù)已被制造業(yè)廣泛應(yīng)用于產(chǎn)品及工模具的設(shè)計(jì)、方案評(píng)審、自動(dòng)化加工制造及管理維護(hù)各個(gè)方面。我們從上游廠商接收的技術(shù)資料可能是各種數(shù)據(jù)類型的三維模型。但是，由于各種原因，我們所面對(duì)的可能并非CAD的模型，而是實(shí)實(shí)在在的實(shí)物樣件，有時(shí)甚至可能連一張可以參考的圖紙也不存在，這就為我們在后續(xù)的工作中采用先進(jìn)的設(shè)計(jì)手段和先進(jìn)的制造技術(shù)帶來了很大的障礙。我們必須通過各種測量手段及三維幾何建模方法，將原有實(shí)物(產(chǎn)品原型或油泥模型)轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)上的三維數(shù)字模型，即所謂的反求工程(ReverseEngineering)[1]。近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展，引進(jìn)了

3、不少國外的先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備，隨之而來的一個(gè)問題是如何深入研究、消化、吸收這些先進(jìn)技術(shù)，探索引進(jìn)產(chǎn)品中的關(guān)鍵技術(shù)，然后在此基礎(chǔ)上改進(jìn)、創(chuàng)新、開發(fā)出符合我國國情的先進(jìn)產(chǎn)品，形成自己的技術(shù)體系，增加自力更生、振興經(jīng)濟(jì)的能力。反求工程技術(shù)的研究正是在這基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。當(dāng)前，世界各國在經(jīng)濟(jì)技術(shù)發(fā)展中，應(yīng)用反求工程消化吸收先進(jìn)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，給人們有益的啟示。據(jù)統(tǒng)計(jì)，各國百分之七十以上的技術(shù)源于國外，反求工程作為掌握技術(shù)的一種手段，可使產(chǎn)品研制周期縮短百分之四十以上，極大提高了生產(chǎn)率。因此研究反求工程技術(shù)，對(duì)我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)水平的提高，具有重大的意義。反求工程的應(yīng)用領(lǐng)域大致可分為以下

4、幾種情況：（l）在沒有設(shè)計(jì)圖紙或者設(shè)計(jì)圖紙不完整以及沒有CAD模型的情況下，在對(duì)零件原形進(jìn)行測量的基礎(chǔ)上形成零件的設(shè)計(jì)圖紙或CAD模型，并以此為依據(jù)生成數(shù)控加工的NC代碼，加工復(fù)制出一個(gè)相同的零件[2]。（2）當(dāng)要設(shè)計(jì)需要通過實(shí)驗(yàn)測試才能定型的工件模型時(shí)，通常采用反求工程的方法。比如航天航空領(lǐng)域，為了滿足產(chǎn)品對(duì)空氣動(dòng)力學(xué)等要求，首先要求在初始設(shè)計(jì)模型的基礎(chǔ)上經(jīng)過各種性能測試(如風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)等)建立符合要求的產(chǎn)品模型，這類零件一般具有復(fù)雜的自由曲面外型，最終的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛯⒊蔀樵O(shè)計(jì)這類零件及反求的根據(jù)。（3）在美學(xué)設(shè)計(jì)特別重要的領(lǐng)域，例如汽車外型設(shè)計(jì)廣泛采用真實(shí)比例的木制或泥塑模型來評(píng)估

5、設(shè)計(jì)的美學(xué)效果。此外，如電腦仿型、禮品創(chuàng)意開發(fā)等都需用反求工程的設(shè)計(jì)方法。如果從狹義上講，反求工程主要指的是現(xiàn)代快速化的反求工程。它起源于二十世紀(jì)九十年代，主要伴隨著現(xiàn)代測量、計(jì)算機(jī)、現(xiàn)代制造等相關(guān)技術(shù)發(fā)展起來的。如果沒有與此相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，反求工程就沒有如此長足的進(jìn)步，在這里我們所指的反求工程技術(shù)主要包括快速實(shí)物測量技術(shù)、快速幾何建模、快速加工技術(shù)三方面[3]。1.2快速實(shí)物測量概述測量反求技術(shù)是利用三維數(shù)字化儀、激光三維掃描技術(shù)或自動(dòng)斷層掃描技術(shù)快速、準(zhǔn)確、自動(dòng)地測取實(shí)際產(chǎn)品的形狀數(shù)據(jù)、零件表面和內(nèi)部尺寸，在計(jì)算機(jī)內(nèi)擬合成CAD模型，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品形體重構(gòu)。目前，數(shù)字化方法主要分

6、為接觸式測量和非接觸式測量兩類，接觸式測量是指測量頭與實(shí)物表面有接觸，采用的設(shè)備主要有:三坐標(biāo)測量機(jī)、數(shù)控機(jī)床(NC)加上測量裝置、專用數(shù)字化儀等。這種方式比較成熟，但測量速度和精度比較低，而且不適合柔軟實(shí)物的測量。隨著計(jì)算機(jī)和光電技術(shù)的發(fā)展，以計(jì)算機(jī)圖象處理為主要手段的非接觸式測量技術(shù)得到飛速發(fā)展，如光柵法和激光三角形測量等[4]。1.2.1三坐標(biāo)測量及測頭產(chǎn)品幾何形狀測量可以在三坐標(biāo)測量機(jī)上進(jìn)行，根據(jù)三坐標(biāo)測量機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的不同分為兩類測量系統(tǒng):手動(dòng)三坐標(biāo)測量系統(tǒng)和數(shù)控三坐標(biāo)測且系統(tǒng)，測頭的分類也是多一種多樣的，早期三坐標(biāo)測量機(jī)大多使用固定剛性測頭，這種測頭存在著嚴(yán)重的缺陷，

7、不能用在數(shù)控三坐標(biāo)測量機(jī)上，當(dāng)前常用的測頭是電感式、電容式或光柵式的三維位移接觸式測頭，這類測頭可用于自動(dòng)測量，如英國著名的測頭生產(chǎn)廠家REN工SHAW公司生產(chǎn)的各種三維測頭;大連理工大學(xué)研制的三維電感測頭等.然而這些接觸測頭仍然存在一定缺陷:①盡管測童時(shí)測頭與被測物之間的接觸壓力很小，但仍然存在著一定的接觸壓力，對(duì)于某些質(zhì)地柔軟的物品必然產(chǎn)生測量誤差;②由于接觸壓力對(duì)被測對(duì)象的干擾，使得三維補(bǔ)償問題并沒有得到徹底解決[5]。1.2.2測量方法概述三坐標(biāo)測量在測量方式上可分為接觸式測量和非接