逆向工程论文
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摘 要
为适应先进制造技术的发展，越来越多的产品需要一体化的解决方案，即从样品一数据一产品，逆向工程技术的运用使得产品的异形曲面快速完成数字建模，加快了新产品问世的步伐，提高了产品的外观新颖性、复杂性及制造精度，并大大降低了产品研制开发的成本。逆向工程是专门为制造业提供了一个全新、高效的重构手段，实现从实际物体到几何模型的转换，成为现代企业开发新产品的重要设计手段。 关键词：逆向工程 数字建模 加快步伐 降低成本
Abstract
Adapting to the development of advanced manufacturing technology, more and more products need integration solution, that is, from sample and data to products. The use of reverse engineering technology to make products of special-shaped surface quickly complete digital modeling, speed up new products, improve the appearance of novelty, complexity and manufacturing precision of the products, and greatly reduce the cost of the product research and development. Reverse engineering is dedicated to providing a new and efficient means of refactoring for manufacturing, implementing transformation from real objects to geometric model,and have become the important means of design to develop new products of modern enterprises.
Key words:The reverse engineering Digital modeling Speed up Reduce the cost
引 言
传统的设计都是通过工程师创造性的劳动，从市场的需求出发，在概念设计的基础上进行总体及零部件的设计，制订工艺规程并设计就夹具，完成加工和装配，再对产品进行检验和性能测试，将一个未知的设计理念变成产品。这样的流程往往需要大量的市场调查，需要花费很多的人力和物力，产品的问世也需要多次的修改完善，这样就使产品的制造周期大大延长了。
逆向工程作为软件工程领域的一个新兴分支，是对已知的事物的有关信息进行充分的消化和吸收，在此基础上加以创新改型，通过数字化及数据处理后重构实物的三维模型，大大缩短了产品的问世周期。其主要作用是接收来自测量设备的产品数据，通过一系列的编辑操作，得到品质优良的曲线或曲面模型，并通过标准数据格式将这些曲线曲面数据输送到现有CAD/CAM系统中，在这些系统中完成最终的产品造型。
目前主流应用的四大逆向工程软件：Imageware、RapidForm、CopyCAD、Geomagic Studio。
一 逆向工程技术定义
逆向工程也称反求法、反求工程。逆向工程技术与传统的产品正向设计方法
不同。它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，在此基础上对已有产品进行CAD重建，在根据需求进行设计和改进，是对已有产品设计的再设计和改进。逆向工程的主要任务是将原始物理模型转化为工程设计概念或产品数字化模型。实物或样件一三维测量数据一三维产品数模一产品的一体化开发。设计中充分利用CAI)／CAE／CAM技术对已有的产品进行设计服务。
二 逆向工程测量系统
根据测量时测量头是否和零件接触，可按其测量方式分两大类。
2．1 接触式测量：故名思议，测量时测量针头测量时和零件接触取得数据。根据使用的测头不同。又可分为触发式和连续式。接触式应用最为广泛的是三座标测量机。它是20世纪6o年代发展来的新型高效精密测量仪器，是有很强柔性的大型测量设备。
2．2 非接触式测量：根据测量原理的不同，可分为三角形法、激光干涉法、激光衍射法、结构光法、计算机视觉法、超声波法和层析法、CT测量法、MRI测量法等。
三 逆向工程技术流程
3．1 数据采集：逆向工程是以一个物理零件或模型作为开始，进而决定下
游工程。通常采用三坐标测量机、激光三维扫描、结构光测量等装置来获取样件的三维数据点。
3. 2 数据处理：包括点云处理、曲线处理、曲面处理、误差分析①点处理过程：主要包括多视点云的拼合、点云过滤、数据精简和点云分块等。② 曲线处理过程：根据所要创建的曲线类型，曲线可以设计得与点的片段相同，让曲线更光滑；也可由已存在的点创建出曲面；检查和修改曲线，检查曲线与点或其它曲线的精确度、平滑度与连续的相关性在进行设计修改。③ 曲面处理过程：根据所要创建的曲面类型，可以选择创建的曲面以精确为主或以光滑为主，或两者居中；也可由点云或曲线创建曲面；检查和修改曲面，检查曲丽与点或其它曲面或特征的精确度、平滑度与连续的相关性再进行设计修改。④ 误差分析：被测
物对机构引起的综合轨迹误差、逆向工程设计所依据的数据值存在的测量误差、设计中的被测物存在的加工误差、设计中的曲线拟合存在的拟合误差等方面的综合分析。
四 逆向工程技术的常用软件
目前，比较著名的逆向工程软件如下：1:Imageware(美国EDS公司)，广泛应用于汽车、航空、航天、家电、模具。具有强大的点云处理和NURBS曲面重构功能。2:Geomagic(美国RainDrop公司)，主要用于玩具、工艺品等领域。具有丰富的数据处理手段，可以根据测量数据快速构造出多张连续的曲面模3:CopyCAD (英国DELCAM公司系列产品)，主要处理测量数据的曲面造型。DELCAM的产品涵盖了从设计到制造、检测的全过程。4:RapidForm (韩国INUS公司开发)逆向工程软件，主要用于处理测量、扫描数据的曲面建模以及基于CT数据的医疗图像建模。还可完成艺术品的测量建模以及高级图形生成。以上介绍的是常见逆向工程软件 均是国外的。国内在逆向工程软件方面的研究．主要集中在高等学校(如西安交通大学JDRE、浙江大学RE—SOFT、西北工业大学NPUSRMS)，但是由于系统稳定性、可操作性等原因，这些研究性软件还没具备与国外商业化软件竞争的条件。
五 逆向工程技术的应用领域
①模具设计制造方面：现代制造的大量模具都是由三维曲面构成，常常需要
通过多次反复修改原始的模具型面，已得到所需的模具。然而曲面的改变却未反应在原始的CAD模具上，只要借助逆向工程的反求功能，可以时时的修正在制造过程中变更过的设计模型，从而得到新的完整的CAD模型。
② 用于难于用基本几何元素来表达与定义的复杂曲面：如流线型的产品、工艺品以及不规则的线条组成的构件等，在精度、完整度等方面都很难以保证，利用逆向工程则可以加快设计速度并达到很好的精度。
③ 没有图纸或者图纸不全，没有CAD模型不能生产情况下：采用零件原件利用逆向工程进行点云测量，在形成零件设计图纸和三维CAD模型。并以此为依据利用CAM软件生成数控NC代码，复制生产一个相同的零件
④ 设计的零件要通过实验验证的：首先在实体模型的基础上缩小比例经过各种实验性能测试，逐步修改实体模型。最终的实验模型借助逆向工程就可以将