逆向工程技术.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,逆向工程技术,一、逆向工程技术概述,1.,概念,正向工程（或顺向工程）,逆向工程,(Reverse Engineering)(,也称反求工程、反向工程等,),：将实物转化为,CAD,模型相关的数字化技术、几何模型重建技术和产品制造技术的总称。,2.,应用领域,对产品外形有特殊美学要求的领域，为了方便产品的美学评价，需要由造型设计师用油泥等材料制作真实尺寸模型,.,由于学科发展水平的限制，产品设计需要通过试验测试才能定型的工件模型。如汽车发动机气道、航空发动机的涡轮叶片、,航空器的外形,等。,一、逆向工程技术概述,实物的外形是由自由曲面组成，正向设计方法难以满足精度要求，如高尔夫球杆头部造型、鞋楦等。,2.,应用领域,一、逆向工程技术概述,2.,应用领域,艺术品、考古文物的修复与复制。艺术品和考古文物大多为手工制品，具有复杂外形，对其精确的修复与复制可借助于逆向工程。,特种服装、头盔的制造要以使用者的身体为原始设计依据，需要建立人体的几何模型。,因此，逆向工程技术可用于航空、航天、汽车、摩托车、模具工业及其它行业，它是技术引进的一个重要手段。,一、逆向工程技术概述,3.,技术流程,实物样品,数据获取,数据处理,CAD,模型重构,纸质技术文档,CAD/CAM,系统,快速成型,仿制改造产品,批量生产产品,制造系统,产品样件,模具,一、逆向工程技术概述,测量设备,二、数据获取,数据测量方法,接触式,非接触式,触发式,连续式,光学式,非光学式,激光三角法,结构光法,激光测距法,干涉法,图像分析法,CT,测量法,MRI,测量法,超声波测量法,层析扫描法,1.,测量方法,三坐标测量机（,CMM,）,3D,扫描仪,抄数机,2.,测量设备,三坐标测量机,(CMM),桥式,便携式,龙门式,二、,数据获取,悬臂式,非接触式扫描仪,2.,测量设备,德国：,GOM,公司的,ATOS,，,Steinbichler,公司的,COMET,瑞士：,FARO,公司的激光扫描仪,韩国：,SOLUTIONIX,公司的,REXCAN,系列扫描仪,美国：,Cyberware,公司的人体三维彩色扫描仪，,CGI,公司的 层析断层测量机,国内测量设备的发展也十分迅速,10,余家三坐标测量机厂家,非接触式：北京天远，深圳华朗，西安交通大学等,二、数据获取,2.,测量设备,二、数据获取,扫描头,控制器,被测样件,计算机,COMET 400,测量系统,测量范围：,390,295mm,测量距离：,820mm,每幅点云：,450,000,测量精度：,0.1mm,3.,数据获取注意事项,合理选择测量设备,测量设备的标定,环境控制,被测件预处理,样件特点、精度要求、测量效率、设备成本等。,在设备搬运、环境变化或长期停用后，可能导致标定值偏移，故应重新标定。,振动、温度、光线等。,孔、槽、凹边的填充、表面喷涂着色、粘贴特征点。,二、数据获取,三、数据处理,采用非接触方法获取的数据通常非常庞大，被称作点云（,Point Clouds,）。为了获得完整、准确的数据，需要在模型重建前进行数据处理。,是,数据获取,是否进行多次测量,多视对齐,数据光顺,数据插补,数据精简,数据分割,噪点去除,否,1,噪点去除,噪点：测量误差点,直接识别：明显的异常点和散乱点,曲线检查法：用最小二乘法通过截面数据的首末点拟合曲线,角度判断法：检查点沿扫描线方向与前后两点形成的夹角是否小于允许值。,弦高差方法：连接检查点前后两点，计算检查点到连线,(弦,),的距离,被集成到逆向软件中,三、数据处理,2,多视对齐,三、数据处理,Polyworks,的,IMAlign,模块,2,多视对齐,三、数据处理,粘贴特征点,3,数据光顺,在汽车、摩托车覆盖件的应用中，对表面的光顺性往往有很高的要求，通常要求达到,A,级,(Class A),曲面,品质。,G,0,连续：位置连续，即曲面间没有缝隙，但可能有锐利边缘，不常用。,G,1,连续：切线连续，制作简单，成功率高，常用于小家电面的相交处。,G,2,连续：曲率连续，视觉效果光滑流畅，是,A,级曲面的最低标准。,G,3,连续：曲率的变化率连续,G,4,连续：曲率变化率的变化率连续,反光效果完美，通常用于汽车设计,数据光顺：对点云进行滤波。常用的滤波算法有高斯,(Gaussian),滤波、平均,(Averaging),滤波和中值,(Median),滤波，在,Imageware,软件中即提供了这三种滤波方式,数据光顺,点云精度,三、数据处理,4,数据插补,原始点云,完成插补后的点云,样件复杂结构,测量机的限制,无法测到的区域（凹边、孔、突起、拐角等处）,数据,“,空白,”,可用,Polyworks,软件的,IMEdit,模块来实现数据插补。,三、数据处理,按距离精简,按弦偏差精简,原始点云,平均精简,5,数据精简,采用非接触式测量仪对大型样件进行测量时，会得到海量点云。,三、数据处理,6,数据分割,被测样件,多个自由曲面,多个规则曲面,多个平面,分割,单个的曲面或平面点云,合理的方法构造曲面片,整体曲面模型,拼接、缝合,三、数据处理,三角面片模型,STL,格式,快速成型机,厚度,四、,模型重构,曲面重构,实体模型,1,曲面重构,Imageware,：点处理模块、曲面处理模块和评价模块。,视图区,工具条,菜单条,示例点云,状态栏,滚动条,四、,模型重构,1.1,点云处理,点云显示,点云精简,点云光顺,1,曲面重构,四、,模型重构,点云的圈选,沿任一方向截取点云,1,曲面重构,1.1,点云处理,点云分割,沿某一轴线方向的系列平面截取点云,沿一条曲线的系列平面截取点云,四、,模型重构,1.1,点云处理,1,曲面重构,四、,模型重构,1,曲面重构,1.2,曲面构造,由点云拟合均匀曲面,构造双向放样曲面,由边界曲线生成曲面,构造放样曲面,四、,模型重构,1,曲面重构,1.2,曲面构造,由曲线网格构造曲面,构造旋转曲面,轮廓线,圆,四、,模型重构,1,曲面重构,1.2,曲面构造,更多资料下载汽车设计网：,构造扫略曲面,发生线,路径,1,路径,2,1.3,曲面修改,四、,模型重构,1,曲面重构,1.2,曲面构造,调整,曲面控制点,更多资料下载汽车设计网：,构建曲面凸缘,曲面倒圆,四、,模型重构,1,曲面重构,1.3,曲面修改,曲面桥接,曲面合并,四、,模型重构,1,曲面重构,1.3,曲面修改,曲面裁剪,四、,模型重构,1,曲面重构,1.4,曲面评价,曲面与点云的误差,曲面的光顺度,四、,模型重构,2,CAD,模型,四、,模型重构,在曲面重构软件中将曲面保存为,igs,格式，再导入,CAD,软件。,2,CAD,模型,四、,模型重构,五、应用实例,汽车车身轮仓曲面构造,原始点云,五、应用实例,五、应用实例,五、应用实例,