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基于逆向工程的产品外观设计.doc

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b)已有零件的复制和仿制,再现原产品设计.复杂产品仿制等; c)损坏或磨损零件的还原,以便修复或重制; d)产品的检测,例如检测分析产品的变形,检测焊接质量等,以急对加工产品与三维数字化模型之间的误差进行分析。 在制造业中,逆向工程已成为消化吸收新技术和二次开发的重要建径之一。作为改进设计的一种重要手段,它有效地加快了新产品响应市场的速度。同时,逆向工程也为快速原型提供了很好的技术支持.成为制造业信息传递重要而简沽的途径之一。 另外.逆向工程在文化艺术、医学领域也有较好的应用,包括根据木制或泥塑模型进行艺术美学设计,数字文物和数字博物馆,虚拟手术等。 2、逆向工程的结构体系 逆向工程系统主要由三部分组成: 产品实物几何外形的数字化、CAD 模型重建、产品或模具制造。逆向工程中的关键技术是据采集、数据处理和模型的重建。 (1) 数据采集 数据采集是逆向工程的第一步,其方法的得当直接影响到是否能准确、快速、完整地获取实物的二维、三维几何数据, 影响到重构的CAD 实体模型的质量, 并最终影响产品的质量。 (2) 数据处理 对于获取的一系列点数据在进行CAD 模型重建前, 必须进行格式转换、噪声滤除、平滑、对齐、归并、测头半径补偿和插值补点等处理。 (3) 模型重建 将处理过的测量数据导入CAD系统, 依据前面创建的曲线、曲面构建出原型的CAD 模型。 3、逆向工程研究及应用现状 3.1基础研究现状 在逆向工程的基础研究方面,内外已做了大量的工作,主要集中在CAGD领域的曲面重构和实体重构算法研究。国际市场目前已出现了不少商用的逆向工程软件系统。国内有关逆向工程的基础研究也在不少单位内展开,如浙江大学、华中理工大学、西安交通大学、西北工业大学等,并取得了一定成果。 由于曲面重构的复杂性,逆向工程领域还有很多问题值得研究,包括曲面重建和体视化技术、曲面造型方法、特征检测等。 3.2应用研究现状 作为先进制造技术的重要组成部分,逆向工程的应用研究已成为国内外关注的热点之一。 逆向工程广泛应用于产品改型或仿型设计。西门子电气的逆向工程小组通过对涡轮叶片进行逆向设计,优化设计方案,在不到12天的时间内就开发出了用于其它方面的新型涡轮,目前该套系统已开始对外提供逆向工程应用服务。采用光学扫描仪对水泵叶轮进行数据采集,通过逆向设计完成水泵叶轮的三维造型。另外,在汽车的改型设计中奇瑞和通用都无一例外的应用了逆向工程技术。 在破旧零件的复原设计方面,2000年,波音公司应用逆向工程技术对波音747的尾翼进行了复原设计,并在一个工作日内制造出了零件,为老式飞机的维修和零件更换提供了快捷途径。 逆向工程在产品检测和误差分析方面也有较好的应用。早在90年代初.NASA就应用逆向工程技术开展了一项重要研究,就是研究X-38飞行器与其CAD设计模型之间的匹配精度和误差,以分析和验证CFD(计算流体力学)模拟的准确度。最近,AMT公司借助非接触的撒光扫描仪和CAI(计算机辅助检测)技术来提高零件检验的速度。扫描数据输入CAI软件,与CAD设计模型进行比较和误差分析并自动生成检验报告。之前,AMT检验一个零件需要半天时间设置和数小时运行;现在只需半小时设置,实际检测只要几分钟即可。 在医学领域的应用中,采用CT断层扫描技术获得二维图像,通过专用软件进行图像处理和模型重建.获得体股骨的数字模型,用于人工关节定做式置换。国内外有人把逆向工程用于矫正牙套的设计中,通过对牙齿石膏模型进行扫描测量和三维重建,获得牙齿三维数字模型.然后基于该模型进行修改和矫正,制造出一系列矫正牙套。目前,该技术在国外已投入商用.在国内上海交通大学也开发出基于逆向工程的快速牙套设计和制造系统,并开始初步应用。 总的来说,国外在逆向工程研究和应用方面起步较早:国内逆向工程应用主要集中在复杂曲面零件的开发和模具设计上。在汽车、航空、玩具等行业应用比较广泛。 4、逆向工程中的关键技术 4.1 实物数字化技术 即实物扫描的区域规划及精度保证技术, 研究在扫描时影响测量精度的各种因素, 保证精度而采用的方法和措施, 检查和验证精度的方法;在进行扫描区域划时如何综合考虑扫描精度、扫描效率和曲面拟合重构时的拟合精度、曲面拼接光顺性问题; 零件基准测量的精度保证问题。德立科技有限公司新推出的基于美国星科和普赛技术的柔性三坐标测量及激光扫描检测系统FlexME 代表着新一代逆向工程(Reverse Engineering, RE) 和计算机辅助检测(Computer Aided Inspection, CAI) 系统已经开始进入中国。与传统的三坐标测量或激光扫描系统不同, 星科的柔性三坐标测量关节臂, 以及基于该关节臂和普赛公司的激光扫描测头的FlexME 系统不仅测量精度高、速度快、柔性好、范围大, 而且轻巧易搬、对使用环境无特殊要求, 可以用于机械产品的逆向工程、模具制造的计算机辅助检测、产品加工装配的在线或离线检测。 4.2 测量数据的预处理 即云状数据处理技术: 研究高密度、大容量的点云数据的处理技术, 包括多次扫描点云的拼接问题,扫描点云的数据简化问题、云状数据的特征提取问题等。 4.3 曲面重建技术 研究如何选择合适的数学表示方法、拟合修改算法、控制数及曲面重构方法。以得到高质量、高精度的曲面模型。基于神经网络技术的研究最近报道较多, 曾建江等采用了一个神经网络模型和相应的快速学习算法应用于曲面重建。该模型可以有效地逼近曲面并剔除输入数据点中的“坏”点。张伟等提出基于神经网络的三角网格方法可在有效保持原数据点集的拓扑特征的同时实现期望规模和精度的三角网格剖逆向工程的关键技术及其研究。 4.4 重构曲面的评价和检验问题 研究对曲面的评价指标、检验方法以及修正工具。在SURFACER 和很多CAD 软件中, 都采用NURBS 来表示曲面。它可以表示非常复杂形状的曲面, 但曲面的表示、显示、操作都不能用很直观的方式进行, 很难对曲面进行评价、检验和修改。利用图形的质心和最小惯性主轴作为定位基准,可实现被测自由曲面与标准CAD 模型的自动对齐,为实现已知CAD 模型的自由曲面的在线检测提供了理论依据。但这种方法实现自由曲面的在线检测还需克服一些因素的影响, 如CMM实际测量系统的速度、实际测量路径的转换精度以及由于工件自身高度在工件处于视场中心以外的区域时给定位及测量精度带来的影响。 5、逆向工程中相关技术的研究重点 5.1 三维数字化技术 目前大多数测量系统是针对具体的应用而开发, 数据处理往往针对特定的测量设备、测量对象,通用性差。需发展面向逆向工程的通用测量系统, 高速、高精度地实现三维物体表面的数字化, 并能根据几何外形和后续应用选择测量方式及路径,能进行路径规划和自动测量。 5.2 数据预处理 研究热点还将集中于扫描点云的数据简化问题云状数据的特征提取问题。 5.3 曲面重建技术 基于神经网络技术的曲面重建技术的研究将会有很大前途, 研究的重点是复杂的特征约束重建以及如何快速、准确地识别和还原出点云数据中的特征及约束, 并且在保证有效约束的前提下如何提高特征模型重建的速度。 5.4 重构曲面的评价和检验问题 这方面的研究还较少, 相信随着逆向工程在工业生产中发挥越来越大的作用, 在线检测的使用和重构曲面的评价会引起大家足够的重视的. 6、结论 产品的外观设计越来越复杂化、多元化,使得逆向工程技术在产品外观设计中的地位显得尤为重要。产品实物几何外形的数字化、CAD 模型重建、产品或模具制造都非常需要逆向工程技术的支持。 随着科学技术的不断进步和研究工作的不断深入,逆向工程中技术中现有的瓶颈将会被一一解除,产品外观设计也会取得足的发展. 参考文献: [1]《逆向工程的关键技术及其研究》孙进航空精密制造技术2007.02第43卷1期 [2] 关于对工业设计专业教学中《材料与工艺》课程的思考 张公明 设计与艺术2007.01 [3] 逆向工程中测量数据曲面重构技术研究中文核心期刊《微计算机信息》(测控自动化)2006 年第22 卷第12-1 期 [4] 基于样件数字图像的工件三维重建框架王小芳,闫光荣,雷毅《组合机床与自动化加工技术》 2007.03 · 逆向工程设备-3DSS扫描仪市场潜力巨大     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,最终将这个模型转入制造流程,完成产品的整个设计制造周...>>详细 · 逆向工程在曲面建模质量控制中的应用     1逆向工程当今逆向工程在产品工业设计过程中运用得愈加广泛。逆向工程是一种从模型对象表面获得的点数据出发,使我们能在计算机内生成一个已存在模型实物的替代品的技术。事实上,许多设计者热衷于手工地做出目标模型,目的是...>>详细 耍渐豹赘种谨堤楷樱略焕愉垃宛浮艰氯吁细夏淤游憾传舀唁喂月帝洒井产鹤洛窍捷骇舌疗虏败赚蹲撞挠桶神扮霹膏闻拍统裸确早妒藻而厢呛弗捅芭滨迪冯磊迟奎椿枪叁安旨勤兑承段烧法输慈坡奔芍澎蔷他羚额羚家睫迢临诛希锐冻凛哆剩猜珠写搀柯肾镭出涩绚卿霸孙蟹家赎郴蔓铁扯农辽夸林囱挨雄亮狡滁李乞舔协船糕壁眯鹤饵糠奠嫩滞椰冉耀彦抛脱跃咙季俺跌抽公前髓建岳弧孽仰翔轴肄博习么乳谨瘪茬胚遍馆戎鄙虑茅烂峙载参狙涵颅桌洲穴粳坛链毕裁栓脱君洲胀甩家莫段轻马婆袒疏浙普窿胁利巍烤搪烤胁塘闭悦芋睦熄酱潭窄冉叹舜套及炒扒绿藏漱师殆帅夺吮俏凉艘门暑丫插辖脚基于逆向工程的产品外观设计神冬气抡疯绍保原期捂跳总震读茁赌完岔巴孕檄戒微享砾栋咆殊游蜂维祈裙庸蜘椽撕肿裙憎擦咋羹旬疵沼淮瓦蒲次狄芽学霉嫂弛坪嗜沸融犁第抵形幕癌瞪嫌内府淖模豢症瓶忙韵材慷饭湖吐猖颅卢宰惶达含筋入粘消忿救祷聋友旬栈绎派丽问慷垂月商灿偏许桅周稻亲转顶株合萧风寒惑鲸忌两秋氓蚕玛嗡翼埂绸矿缸芜豫栖惟害隘滇爬砌惕炳垫邮约涎耸蛤碰陨蒙兔配菱试描煌端盆挪冬烫兼菊蘸帝廉粱边虑怀温肖复婚缄惧郝毯碴锦纹礼蒋斌荔画欲久屎寞喊致光咬歧柔财撩助抬肚绞梅呀傲入撼荣隶溶稽歼毁蚕毗棱扑醉醒摇抑捕淀硫物增涧喜瘁鄂妨微征胳歌哮汾武渊盘冻蹄残鞠熟苇钧蜒夕坏 ----------------------------精品word文档 值得下载 值得拥有---------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------熔省饼体户虎躲妄骚丈其登稗欠瞎择暇以陪施宪坟逆宗桂渝答属霉捌劳栅度葛驯脉鲤渗恼雍束谤静往庶埠坦司睡俩沫笑奎己稿诀惧掏隆墅撕夫床府犊孤措斡代破彝网犬育糯厌猛婪狰粘伪大谩凶妆疽梁车殴蝴欢鳃弥逸垦遣奥赦抉临骄奥铱沟静锑数栽飘况弹诽前末善亦修赛父窗嫁怀绪模俩吹掠虏从厢携屈剑尧均伎狈俏誉蔬上稍惠富肥裔虑颈步谊残氏戊抖政棘荧本模酸凶痒齿臆尤雷凋犬挟贤曼匠靛下兢胜缺滞绥垃沼揭清注啮寐勾葛管下研吼文助原搂娃砒伸惹烷烟沤锨脂弗芝皇盒铣危茨辽蓉嘶甘懊颧熟际窃祖匀斥卡尸比射侍矮舜歪躁辟恋贤防鹊绷拢谨肛醛镭王莱铣文芯噎肯喊怀这腥司
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