《逆向工程概述》PPT課件.ppt

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1、逆向工程技術(shù)概述主講：任科時間:2011年8月28日2主要內(nèi)容一、逆向工程技術(shù)介紹二、點云數(shù)據(jù)的獲取三、點云數(shù)據(jù)的處理及曲面構(gòu)造四、應(yīng)用實例3一、逆向工程技術(shù)介紹4逆向工程技術(shù)介紹逆向工程技術(shù)的定義逆向工程技術(shù)也叫反向工程（ReverseEngineering）技術(shù)，它是測量技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)、圖形處理技術(shù)和加工技術(shù)相結(jié)合的一門綜合性技術(shù)。隨著計算機(jī)技術(shù)和上述相關(guān)技術(shù)的發(fā)展與成熟，近年來在新產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)中越來越多的被應(yīng)用。5逆向工程技術(shù)介紹逆向工程技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域在沒有設(shè)計圖紙或者設(shè)計圖紙不完整以及沒有CAD模型的情況下，在對零

2、件原型進(jìn)行測量得到零件的設(shè)計圖紙或CAD模型，并以此為依據(jù)利用快速成型復(fù)制出相同的零件。當(dāng)設(shè)計需要通過實驗驗證才能定型的工件模型時，通常采用逆向工程技術(shù)。比如設(shè)計飛機(jī)機(jī)翼，為了滿足空氣動力學(xué)的要求，首先要求在初始設(shè)計模型上進(jìn)行各種性能試驗建立符合要求的產(chǎn)品模型，最終的實驗?zāi)Ｐ蛯⒊蔀橹圃爝@類零件的依據(jù)。修復(fù)破損的藝術(shù)品或缺乏供應(yīng)的零件，可以借助逆向技術(shù)。逆向工程技術(shù)介紹逆向工程的工藝流程逆向工程以已存在的產(chǎn)品或者模型作為研究對象，將獲得的三維離散數(shù)據(jù)作為初始素材，借助專用的曲面處理軟件CAD/CAM系統(tǒng)構(gòu)造實物的CAD模型，輸

3、出NC加工指令或用STL文件驅(qū)動快速成型機(jī)制造出產(chǎn)品或原型，其工藝流程如圖1所示。其中實線部分是文中討論的逆向工程的技術(shù)流程。實物原型三維數(shù)據(jù)掃描數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)重構(gòu)（CAD）、CAE分析、創(chuàng)新設(shè)計等快速成型制造STL文件產(chǎn)品NC加工NC代碼生成圖1逆向工程工藝流程圖產(chǎn)品快速模具制造產(chǎn)品7逆向工程技術(shù)介紹逆向工程技術(shù)發(fā)展方向測量數(shù)據(jù)方面：發(fā)展面向逆向工程的專用測量設(shè)備，能夠高速、高精度的實現(xiàn)實物幾何形狀的三維數(shù)字化數(shù)據(jù)處理方面：開發(fā)一種通用的數(shù)據(jù)接口軟件，改善數(shù)據(jù)處理的算法，使處理速度更快集成技術(shù)方面：發(fā)展包括測量技術(shù)、模型重建

4、技術(shù)、基于網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同設(shè)計和數(shù)字化制造技術(shù)，逆向工程技術(shù)與有限元分析技術(shù)的集成8二、點云數(shù)據(jù)的獲取9點云數(shù)據(jù)的獲取點云數(shù)據(jù)的獲取是通過特定的測量設(shè)備和測量方法獲取零件表面離散點的幾何坐標(biāo)數(shù)據(jù)。根據(jù)測量探頭或傳感器是否和實物接觸，可分為接觸式和非接觸式兩類。１.１　接觸式測量方法三坐標(biāo)測量機(jī)是廣泛采用的接觸式測量設(shè)備，作為一種大型精密的測量儀器，它開始是用于制造產(chǎn)品的檢測，可以對具有復(fù)雜形狀的工件的空間尺寸進(jìn)行測量。在逆向工程應(yīng)用上面，三坐標(biāo)測量及也可以作為數(shù)據(jù)采集的主要手段，具有測量精度高、適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點，缺點是測量效率低，對

5、一些軟質(zhì)表面無法進(jìn)行測量。10點云數(shù)據(jù)的獲?。?２　非接觸式測量法非接觸式測量根據(jù)測量原理不同，有光學(xué)測量、超聲波測量、電磁測量等方式。在這里簡單介紹光學(xué)三角原理測量法中的激光掃描。手持式激光掃描儀點云數(shù)據(jù)的獲取測量設(shè)備（關(guān)節(jié)臂、三坐標(biāo)測量機(jī)）點云數(shù)據(jù)的獲取1.2.1激光掃描的原理采用激光作為光源的三角形法是一種基于三角測量原理的主動式結(jié)構(gòu)光編碼測量技術(shù)，即光切法(LightSectioning)，通過將一激光線結(jié)構(gòu)光投射到三維物面上，利用CCD攝取物面上的二維變形線圖像，即可解算出相應(yīng)的三維坐標(biāo)。點云數(shù)據(jù)的獲取如圖2所示，

6、點P(x,y,z)為被測物表面上一點，P‘（u,v）為P在攝像機(jī)CCD上的成像點，其在以鏡頭中心O為原點的坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為(u，v)，f為攝像機(jī)的焦距，b為光源中心與攝像機(jī)中心的距離，α是被測點與光源中心形成的直線和x軸的夾角。然后可以對其進(jìn)行以下公式推導(dǎo)。f/u=z/x(1)(b+x)/z=cotα(2)由公式1、2得x=bu/(fcotα-u)在YOZ平面上有：f/v=z/yx/y=u/v同理得y=bv/(fcotα-v)z=bf/(fcotα-u)點P(x,y,z)點P(bu/(fcotα-u),bv/(fcotα-v

7、),bf/(fcotα-u))圖2光切法原理示意圖14三、點云數(shù)據(jù)的處理及曲面構(gòu)造點云數(shù)據(jù)的處理及曲面構(gòu)造逆向軟件伴隨著逆向工程及其相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，其商業(yè)應(yīng)用也越來越受到重視。目前市面上較具代表性的逆向軟件有Imageware（Surfacer）Geomagicstuio、Paraform、CopyCAD、Surfacereconstruction以及catia軟件的DSE、GSO模塊等等。16點云數(shù)據(jù)的處理及曲面構(gòu)造點云數(shù)據(jù)處理的一般流程打開掃描點數(shù)據(jù)或其他曲線用適當(dāng)?shù)姆绞斤@示出來（display）點云數(shù)據(jù)優(yōu)化處理（刪除、

8、過濾）點云數(shù)據(jù)編輯（合并、對齊、網(wǎng)格化）將點云分割成易處理的截面從點云截面中構(gòu)造出新的點云，以便構(gòu)造曲線用曲線和點云構(gòu)造出曲面評估曲面品質(zhì)，修改17四、應(yīng)用實例應(yīng)用實例數(shù)據(jù)導(dǎo)入多個數(shù)據(jù)的合并，只要多次打開就可以將數(shù)據(jù)合并在一起應(yīng)用實例數(shù)據(jù)顯示（display）如果后面多邊形方式選擇項是灰色