关 键 词：

含CAD图纸+文档 玩具汽车逆向造型研究 CAD逆向造型 cad图纸逆向造型

资源描述：

玩具汽车的逆向造型研究[含CAD图纸+文档],含CAD图纸+文档,玩具汽车逆向造型研究,CAD逆向造型,cad图纸逆向造型

内容简介：

玩具汽车的逆向造型研究 学生姓名：陈江波 班级：0781053 指导老师：于 斐摘要：逆向工程技术是数字化与快速响应制造大趋势下的一项重要技术，是CAD领域中一个相对独立的范畴。逆向工程是一项开拓性、综合性、实用性较强的技术，逐渐成为产品开发中不可或缺的一环。逆向工程能够提高设计精度，获得较高的模型质量，缩短设计和制造周期，具有广阔的应用前景，因此受到各国工业界和学术界的高度重视。本文研究了逆向工程的关键技术，并应用于玩具车覆盖件的模型重建。逆向工程的关键技术包括:数据获取、数据处理和模型重建。通过对数据处理方法进行研究，得到数据处理的一般流程。根据根据玩具车覆盖件的特点，采用逆向工程方法完成模型重建工作。采用ATOS I光学扫描仪高效率、高精度地完成玩具车覆盖件的数据获取工作。应用CATIA软件完成玩具车覆盖件的数据处理工作，获得完整、准确的数据以方便后续模型重建工作的进行。以CATA软件和Pro/E软件相结合的方法，充分利用软件的优势，完成玩具车模型的重构工作。研究表明，采用逆向工程的方法完成玩具车覆盖件的模型，可以获得较高的模型质量，提高效率，是一种行之有效的方法，具有重要的实际意义和较高的应用价值。关键词: 逆向工程 CATIA Pro/E 指导老师签名：于 斐Reverse Modeling of toy cars Student name :Chen Jiang Bo Class:0781053 Supervisor:Yu Fei Abstract:Reverse engineering, as a relatively independent category in CAD,is an im- portant technique in the tendency of digital and rapid response manufacture. Being pioneering, integrated and comparatively practical, reverse engineering has become an indispensable technique in product exploitation. Reverse engineering can enhance the precision of design, produce high quality model and shorten the cycle of design and manufacture. As a result, it holds out broad prospects for application and is thought highly of in both industrial and academic circles in many countries. The key techniques of reverse engineering are researched and applied to shroud model reconst- ruction of toy car in this thesis.The key techniques of reverse engineering include: data acquisition，data processing and model reconstruction. By researching on the techniques of data processing, the general manipulation flow of data processing is explored. In light of the characteristics of shroud parts of motorcycles, the shroud model reconstruction of toy car is completed with reverse engineering. The data is collected with ATOS I optical scanner efficiently and accurately. The data processing of shroud parts of toy car is done with CATIA, which results in an integrated and accurate data convenient for model reconstruction. Taking advantage of the combination of Pro/E and CATIA, the shroud model reconstruction of toy car is conducted.The research indicates that the shroud model reconstruction of toy car, completed with reverse engineering, is an effective technique, which can bring about high quality model and efficiency and have great actual and practical value.Key words: Reverse Engineering; CATIA; Pro/E; Signature of Supervisor:Yu Fei毕业设计（论文）任务书I、毕业设计(论文)题目：玩具汽车的逆向造型研究II、毕 业设计(论文)使用的原始资料(数据)及设计技术要求：原始资料： 玩具汽车覆盖件的点云数据设计技术要求：1.根据点云数据在CAD/CAM软件中，创建玩具汽车的覆盖件。2.完成玩具汽车的结构设计及虚拟装配III、毕 业设计(论文)工作内容及完成时间：1. 开题报告、查阅资料、外文翻译（6000字符) 第1周第3周2. 研究反求造型的基本方法 第4周第6周3. 创建玩具汽车的覆盖件 第7周第9周4. 玩具汽车的结构设计及虚拟装配 第10周第13周5. 撰写毕业论文 第14周第16周6. 答辩准备及毕业答辩 第17周 、主 要参考资料：1 金涛,童水光.逆向工程技术.北京:机械工业出版社,20032 柯映林等.反求工程CAD建模理论、方法和系统.北京:机械工业出版社,20053 谢金,王文,等.基于激光测量的自由曲面零件逆向工程的实现.组合机床及自动化加工技术,2002(1)4许智钦，孙长库.3D逆向工程技术M.北京:中国计量出版社，20025 T.Pawson , R.Linding.Synthetic modular systems reverse engineering of signal transduction . FEBS Letters , Volume 579 , Issue 8 , Pages 1808 - 1814, 20056 Adam A Margolin, Kai Wang, Wei Keat Lim, Manjunath Kustagi, Ilya Nemenman & Andrea Califano.Reverse engineering cellular networks. Nature Protocols 1, 662 - 671 (2006) 航空与机械工程 学院 机械设计制造及其自动化 专业类 0781053班学生（签名）： 陈江波 填写日期： 2011 年 01 月 03 日指导教师（签名）： 于斐助理指导教师(并指出所负责的部分)： 机械制造工程 系（室）主任（签名）：姚坤弟用逆向工程方法来提高模具制造摘要:现代CAD / CAM技术与五轴高速铣都能降低模具制造时间和成本。不过，为了使用模具，仍然经常需要操作手册的精加工和装配。模具制造商进行手工修改铣削模具。逆向工程技术可控制模具的质量，评估模具加工几何尺寸和装配公差。有时模具决定加工产品的形状。在这种情况下，模具制造商可以直接修改模具。因此，最终的模具的几何形状并不真正反映一个原始的CAD模型。本文的目的是要指出非接触控制质量的好处，并在程序的基础上运用逆向工程技术，来改造和更新的数学模型模具的抛光和修改。这一程序通过光扫描仪测试一个实体模具的生产。关键词：CAD建模 逆向工程 模具曲面重建 计算机辅助制造1）简介生产工具（更好地称为模具）是在制造业中一个重要元素。一个新产品的开发在设计制造模具中是一个漫长和昂贵的步骤。因此，任何努力都有助于减少模具生产时间和成本。如今，现代CAD / CAM技术和五轴高速铣削都允许：&开始于三维CAD模具快速设计&电火花加工电极的建设，以克服与几何形状上由铣刀加工不到的相关问题&刀具轨迹由数控生成，使用策略开发可以减少加工时间&材料粗加工时去除率高&精加工时能得到较准确的尺寸公差和表面粗糙度无论修剪操作被推迟多久使用，在模具投入使用之前，下面的操作仍然经常需要& 手工操作，铣削和电火花加工过程中取得光滑表面 & 装配，以确保模具的封闭一方面，抛光和装配保证片的成型，但另一方面，他们修改腔体表面的方式是数学非定义。因此，最终的真实的模具几何形状不反映原始的CAD模型（理想几何）。现在的CAD软件资源不允许消除这种不协调另一个方面，模具引进的微小变化是往往被忽略的。有时模具需要修改，经过整理来反映产品最终的修改形状。在这种情况下，模具制造商可直接修改而不更新模具CAD模型。因此，可能出现问题： &模具零部件的装配过程&模具因磨损和断裂需要更换 逆向工程技术为模具制造商克服一些问题提供了新的机会。在最近多年来，非接触式数字化设备已改善，主要表现在每次扫描的准确性和测点的数量上。高扫描速度允许用户在几秒内检索十万（甚至几百万）份的模具表面。在高密度点云中包含的信息可为模具的质量控制和CAD模型的修改提供帮助。 彩色偏差图，CAD数据和点云数据之间的比较分析显示出一个完整的公差和偏差。这远远超出了坐标测量机（CMM）对一些分散的检查点的测量。对整体和局部的腔面偏差进行评估，来确定加工误差，并探讨其原因。在投入使用前对模具型腔表面的颜色偏差地图的考虑，可能有益于减少了模具制作所需的时间。检查的结果要推广到整个数字表面，而不是仅局限于某一点。明智的措施，可以分析到： 定义重新加工策略，当真正的模具表面超过了相应的CAD模型一些。这意味着材料还有余量，仍然可加工; 不可恢复的错误，检测并调查其原因。当CAD模型表面超过了相应的真正的模具表面一些，这意味着材料没有余量手工加工或机加工。在这种情况下，模具不能投入使用，因为其公差超出了给定的公差误差。 在另一边，逆向工程的资源可以通过数学模型来更新模具： 凸模和凹模模具配件数码化，作为点云数据的输出；重构腔表面; 生成的三维CAD模型的模具 本文的目的是显示出非接触式测量点的优势。对模具的三维CAD模型经过抛光和配合可以更新，这就应成为模具制造商之间的良好实践。使用共同的逆向工程技术和软件包可以完成这一任务。对程序进行了建议性的测试，可以验证实体模具。 2）插入数字化及检查（CAD模型） 由一数控机床粗铣轻合金完成模具的插入，凹模模腔用电火花完成实体上的微小沟槽。事实上，这些尺寸过小的沟槽的加工不能由铣削完成。在凸模模腔的左半边却没有被加工，以便它仍然呈现出45交叉磨削路径。另一半是加工后抛光。这种非接触式扫描仪能够区分为两步完成的操作被引入评估。为了体现非接触检测的优点，数字化的模具镶件所用光学扫描仪由墨西哥湾有限公司按ATOS标准生产。此外，目前为了提高光学扫描仪的精度和分辨率，部分边缘点作了大数目的定义，便于测量。所选的扫描装置利用立体视觉，因为它有两个索尼XC75内置CCD摄像头（768 572像素/ 8位），其光存储扫描对象边缘的图像。投影机在传感器的中心位置，其包含10张有顺序的幻灯片：4干涉条纹（相移技术）6个二进制编码后的灰色图像。这6位代码可以区分26个视野为64列。考虑到模具插入整体规模，扫描仪进行了标定的工作面积为160 毫米 200毫米。这样的扫描仪配置的精度为0.06毫米，在设备上的数据表里有显示。 扫描识别软件网是由固定参考标记创建的，故多重扫描自动注册在一个点云内。有一个标记中所涉及的领域的缺少了部分数据，但墨西哥湾的软件可以完成关闭这些漏洞的虚拟模型。通过软件计算了在墨西哥湾上的参考标记为基础的网格对齐程序。由Inus快速成型软件科技有限公司雇用的模具检查。 2.1凹模腔检查 凹模腔数字化扫描需要12个点。数字化数据和原始CAD模型之间的比较，显示了最大偏差在0.84毫米左上型腔。通过CMM的测量可证实：该型腔深度的偏差结果为0.85毫米。 在电火花加工中，电极运动也许并没有完全垂直于凹模模腔分型面。在电火花加工机床上一个不正确的模具的安装方式，导致个很小的倾斜是很正常的。在CAD模型正常的分型面上计算出的倾向考虑到了数字化的数据。 2.2凸模腔检查 对完全数字化的凸模模腔来说，九点扫描是必要的。在扫描之间的数据和原始CAD模型对照，最大误差定位在右腔模上。在这一区域，有铣刀下降而造成的一种轻擦变化。在CAD数据里，在微小沟槽底部边界有毛刺。凸模的模腔插入是由直径为4毫米的数控球状铣刀加工，刀具路径为45 方向与平面对角线平行的轨迹。这种操作不会允许创建的凹槽底有毛刺。 因此，扫描数据显示，处理槽会有很大的误差。还原的差异性的极限规模最大误差多达0.20毫米。抛光操作已去除了一层非常薄的材料，故造成的偏差小于0.10毫米。 3） 模具CAD模型程序的重构 在模具CAD模型中，几何公差（对称，同心度，平行度，正交等）已被视为制造，装配和正确的工作的重要资料。在设计阶段，以及运用逆向工程，片功能是非常重要的，它不能被忽略。对于这样的原因，重建进程在很大程度上取决于操作者的经验。为了正确的CAD起始扫描数据，需要创建标准的自动化程序模型的。最重要的步骤是分割的过程，这是扫描到表面细分领域或区域数据。形状特征支持产品重新设计和先进的制造技术。专门的自动程序软件尚未需要用户足够地干预，结果就令人很满意：他们顺利产生的连接、修剪补丁反映了全球的拓扑结构形状，但很少会在表面边界沿特征线，锋利的边缘，圆角型材等所谓的任意拓扑结构的细分曲面上，在不理智的态度进行部分重新设计，因为这个重建进程的基础是三角数据结构，它不会讨论信息是如何细分的。自动曲面重建是相当快的，逆向工程过程的最终目的是建立一个不需要作出任何修改它的形状和质量要求的数字模型。在这种情况下，有时，三角模型是足够的，因为计算机图形应用STL文件。当需要更新的模具或产品三维模型，以保持它的形状，供进一步修改或将来重新设计，就应该使用一个CAD驱动。重建进程的最好的结果是用逆向工程软件，用户建立细分点云在相同的方式，制造CAD模型，所以用户交互仍起着根本性的作用。凸台，型腔，孔，倒角和圆角的边界曲线要被检测和扫描数据定义，但自动化功能仍不能令人满意。事实上，软件的自动检测的，而不是一般的平稳连续曲线的几何实体，只是零散的零部件。 毫无疑问，人类的干预，使该过程相当艰苦和耗时，但表面质量和形状更容易修改。即使没有达到汽车A级质量，重构表面曲率连续的质量是良好的，同时为所需形状提供了一个简单的数学表达式。越复杂的曲面重构，CAD模型越是难以修改和管理。因此，重要的是要方便细分扫描数据沿模具或产品的特征线来生成简单表面的边界。如果分割过程是人类理性和智慧参与，即需要用户的干预，就能得到最好的结果。 该确定重构模具的数学模型的程序，实现了普通的商业软件的使用。INUS科技公司由软件来创建网络曲面，并生成NURBS曲面的曲线。程序的开发通过以下步骤： 1 模具型腔的数字化模具的一个最重要的部分是模腔表面。因此，只有重建的模具型腔数字化，而分型面，可以从原来的CAD模型恢复，也可能很容易得到CAD模具的型腔。经过整个型腔的数字化，多种扫描必须一致，有时数据一定要根据流程图。点云功能处理软件时，扫描数据是喧闹的，不光滑。用户决定是否在整个数据或一个小区域内使用这种功能。软件包可计算和显示最佳的数据来选择函数参数的值，但在特定情况下，用户不得不依据经验对值进行调整。 2 网络曲线创建 这种从表面扫描数据集的方法，被称为网络曲线创建表面。它是基于特征曲线，如对称线，特征线或锋利的边缘线。网络曲线的创建需要用户交互：用户通过曲线坐标轴或扫描数据点插值创建平行截面。正如已经解释，最终的结果是最好沿同一曲线或边界划分，CAD建模时会每个单一的模具表面插入。这些点云首先通过逆向工程软件生成模具。曲线的定义由用户交互引导细分的过程，并决定该创建多少曲线。如果一个新的特性曲线（对称线，特征线，锋利的边缘线，圆角轮廓线，边界曲线等）都可以通过由一个平行于坐标轴切片机生产，那么生成三角模型要设置切片机的位置。在所有其他情况下，尤其是复杂的剖面，用户通过扫描数据插值点来创建特征曲线。逆向工程软件允许进一步调整曲线的插值点的位置，以获得连续，平稳的几何实体。因此，它是依据用户的经验，决定建立多少网络曲线就有多少个曲面。作为一般规则，尤其是重建程序的中间步骤复杂的形状，曲面要求有更大数量的曲线。每个表面延伸取决于关于对象的细节的存在。3 NURBS曲面制作 一个NURBS曲面生成上一步中定义的补丁。在NURBS曲面的每个点的参数方向必须由操作员设定。根据10和20补丁点的参数方向延展。因点较多而导致过于复杂的NURBS曲面被纳入到三维CAD模型中专用，而一个下面的平面不足以保证在规定公差内重建误差。表面生成算法能够修剪生成NURBS四个补丁表面，否则，就修剪NURBS曲面的创建。 G1连续能计算两种NURBS曲面。某些因素必须对每个补丁的界限制约，以保证连续性和邻近表面相切。这减少了软件表面重建算法的自由度。靠近边界的大补丁不完全适应模具表面的曲率变化。因此，分界应配合锋利模具表面和点云的曲线位置细分。4模具CAD模型重建 NURBS曲面型腔都转换为IGES格式，并以三维实体建模为入口。一个简单生成实体模型的模具镶件的方法来是加入所有的表面，并创造一个亚平面。对腔体模具而言，问题是，外侧表面不是平面：在Z轴的最大边界差值约为0.10毫米。此外，CAD零部件都加入了表面组成相当复杂的元素。因此，在建立稳固的模型操作者未能通过使用亚平面。另一种方法是发现和测试。该过程在概念上比较简单，但它具有个相当辛苦工作的缺陷。该战略是构建根据流程图代表每个NURBS曲面。表面首先复制并沿成型方向，就关闭块建立了的原面和复制相应的边界曲线直纹面。模腔的实体模型，加入所有的块在一起生成。在绘制模具使用CAD软件在模具分型面的横向表面15 倾斜插入嵌件。这种表面的模具在最后一部分的位移提供了正确的封闭指引。完整的CAD模型重建把型腔实体和模具的基础平面联合起来插入。 5模具CAD模型的修改和更新 直接在模具上介绍了一种审美的变化，以验证上述解释的重构过程。然后用逆向工程更新模具的数学模型。凹模模体进行改性加工用5毫米直径的刀具完成纵向槽与球鼻的加工。左半边腔的新沟是30毫米长，放在对面的腔体上。腔体外表面，然后与目前的修改反向形状突出。复制凸模模型预测是同样的。模具数字化插入修改后，根据曲线网络方法生成模腔表面。表面之间的重建和点云数据的最大误差小于0.03毫米。这样的结果是令人满意的，每个补丁较大的偏差局部化。一个可能的最高计算错误是，在数字化数据锋利的噪声申请被过滤为60（它是由软件需要一个值）。使用这样的精度，对每一个面（即点之间的NURBS扫描数据和相应的重建的平均偏差）通常小于千分之十的毫米（10微米），这是腔体的成型公差。用更高的精度值，有时，表面生成算法在表面的点或面的计算生成的，因为NURBS曲面有较少的自由度，正确管理过于复杂的CAD模型。表面产生凹槽的错误也是相当巨大的。也许，一个最好的NURBS细分由凹槽轮廓曲线的方式将得到这样一个区更好的结果。更新后的凸模CAD模型是通过加入创建实体由腔表面形成的重建。对凹模的相应型腔模具实体之间布尔减，以保证一个完美的配合。修改后的母模腔，然后由表面模型扫描数据重建。 4）结果与讨论 该文件指出，模具制造商如何通过引入非接触检测和逆向工程作为模具制造工程技术标准的活动而受益。最近非接触的模具质量控制改良提供了模型的尺寸和几何公差的完整信息，用光学扫描仪，以便检查，然后才将它正确的投入制造业。非接触检查也可以被用来检测磨损和模具磨损后的数周或数月的连续运行情况。使用积极的成型材料是特别有趣的。另一个优势来源于最终修改，这些产品的形状和变化与实际进行更新几何原本模具CAD模型，是一个正确的抛光和手工操作的结果。模具CAD模型更新可以降低制造和修改的时间，磨损或断裂的需要被替代。在本文中，一个交互式程序，重建和更新的模具CAD模型对原始的扫描数据进行了测试和验证。扫描阶段的一般检查，接触很短：模具都被插入在一个工作日内数字化。表面重建的步骤，以及创建CAD模型，不是很长：他们需要在一个工作周内数字化。每个片表面创建是辛苦的。此外，每次该公司为下一个补丁进行交互。网络的曲线创建，可能不要交流，如果可以选择一次在所有的补丁表面进行自动创建。关模具CAD模型的创建，该公司已利用建模功能用IGES转换成实体表面重建。有时，要返回到前面的步骤，以减少NURBS的秩序，因为CAD软件包不容易管理过于复杂的表面。为了简化程序，宏可能会被用来创造每个坚实的表面。自动化改造模具数学模型的过程可以成为今后进一步研究的活动，这无疑需要以网络软件算法改进为起点自动建立实际的曲线。 毫无疑问，现在，一个模具或产品可以在短的时间通过自动曲面重建功能得到，但由此生成的模具往往质量较低，其形状需进一步的修改，因此制造起来很难。它代表了在最终要求的情况下得到很好的折衷解决。当需要更新的模具或产品三维模型时，以保持它可用于未来的重新设计，然后是基本的和人为的干预过程时间较长。民航处驱动的办法应该是在这种情况下使用更高质量的型号和物体形状容易的修改。另一个的例子，建议程序大规模适用逆向工程定制产品：为儿童滑雪启动。一个扫描数据可以由用户交互的手段定义网络的曲线细分，生成最后高品质的CAD模型。 事实上，以原始扫描数据重建的数学模型，平均偏差小于0.01毫米。此外，通过适当的分割，灵活的灰色部分的表面从启动系统中分离，因此，这两个部分可以单独重新设计滑雪启动形状修改。在逆向工程重建过程中的关键步骤是扫描数据分割，其中通过人类理性和经验来开发高质量的数学模型是至关重要的。用户用这种自动分割，可替代复杂的专用系统。 然而，在不久的将来，越来越先进的软件算法，将简化了模具CAD模型。模具制造商，将普遍的采取逆向工程来更新程序有很大的竞争优势。毕业设计（论文）外文文献翻译题目 玩具汽车的逆向造型研究专 业 名 称 机械设计制造及其自动化班 级 学 号 078105303学 生 姓 名 陈江波指 导 教 师 于 婓填 表 日 期 2011 年 04 月 08 日学士学位论文原创性声明本人声明，所呈交的论文是本人在导师的指导下独立完成的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含法律意义上已属于他人的任何形式的研究成果,也不包含本人已用于其他学位申请的论文或成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 陈江波 日期：2011.5.20学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权南昌航空大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 作者签名： 陈江波 日期：2011.5.20导师签名： 于 斐 日期：2011.5.20毕业设计（论文）开题报告题目 玩具汽车的逆向造型研究专 业 名 称 机械设计制造及其自动化班 级 学 号 078105303学 生 姓 名 陈 江 波指 导 教 师 于 斐填 表 日 期 2011 年 3 月 5 日说 明开题报告应结合自己课题而作，一般包括：课题依据及课题的意义、国内外研究概况及发展趋势（含文献综述）、研究内容及实验方案、目标、主要特色及工作进度、参考文献等内容。以下填写内容各专业可根据具体情况适当修改。但每个专业填写内容应保持一致。一、 课题的意义 产品数字开发技术是现代化产品开发技术中的核心技术之一。逆向工程是实现产品数字开发的重要方法，成为当今研究的一个热点方向，它被广泛用于翻模、复制零件、快速原型制造等方面。 逆向工程是近年来发展起来的一种产品数字开发方法， 是现在研究的一个热点方向。它的出现，极大的缩短了产品的开发周期，提高了产品精度。对于改善产品开发的技术水平、提高生产力、增强经济竞争力有重要作用。据统计，各国百分之七十以上的技术来源与国外先进技术，同时，逆向工程作为一种快速掌握技术的手段，可使产品研制周期缩短百分之四十以上，极大提高了生产率。因此研究逆向工程技术是快速消化、 吸收先进技术进而创新和开发各种新产品的重要手段， 是制造业面向21世纪全球市场经济激烈竞争的形势下， 缩短产品开发周期，降低成本，提高竞争能力的必由之路，对我国国民经济的发展和科学技术水平的提高，具有重要作用。二、国内外研究概况及发展趋势（含文献综述）：1.逆向工程也称反求工程或反向工程，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，并在此基础上对已有的产品进行剖析、理解和改进，是对已有设计的二次设计。从广义讲，逆向工程可分以下三类：(1)实物逆向：它是在已有产品实物的条件下，通过测绘和分折，从而再创造；其中包括功能逆向、性能逆向、方案、结构、材质等多方面的逆向。实物逆向的对象可以是整机、零部件或组件。(2)软件逆向：产品样本、技术文件、设计书、使用说明书、图纸、有关规范和标准、管理规范和质量保证手册等均称为技术软件。软件逆向有三类：既有实物，又有全套技术软件；只有实物而无技术软件；没有实物，仅有全套或部分技术软件。(3)影像逆向：设计者既无产品实物，也无技术软件，仅有产品的图片、广告介绍或参观后的印象等，设计者要通过这些影像资料去构思、设计产品，该种逆向称为影像逆向。目前，国内外有关逆向工程的研究主要集中在几何形状的逆向，即重建产品实物的CAD，称为“实物逆向工程”。逆向工程示意图如下：逆向工程示意图2.逆向工程数据测量技术数据测量是通过特定的测量设备和测量方法获取产品表面离散点的几何坐标数据，将产品的几何形状数字化。其测量原理是：将被测产品放置于三坐标测量机的测量空间内，可以获得被测产品上各个测量点的坐标位置，根据这些点的空间坐标值，经过计算机数据处理，拟合形成测量元素，如圆、球、圆柱、圆锥、曲面等，经过数学计算的方法得出其形状、位置公差及其它几何量数据。高效、高精度地获取产品的数字化信息是实现逆向工程的基础和关键。现有的数据采集方法主要分为两大类：(1)接触式数据采集方法接触式数据采集方法包括使用基于力的击发原理的触发式数据采集和连续式扫描数据采集、磁场法、超声波法。接触式数据采集通常使用三坐标测量机，测量时可根据实物的特征和测量的要求选择测头及其方向，确定测量点数及其分布，然后确定测量的路径，有时还要进行碰撞的检查。触发式数据采集方法采用触发探头，触发探头又称为开关测头，当测头的探针接触到产品的表面时，由于探针受理变形触发采样开关，通过数据采集系统记下探针的当前坐标值，逐点移动探针就可以获得产品的表面轮廓的坐标数据。常用的接触式触发探头主要包括：机械式触发探头、应变片式触发探头、压电陶瓷触发探头。采用触发式测头的优点在于：适用于空间箱体类工件及已知产品表面的测量；触发式探头的通用性较强，适用于尺寸测量和在线应用；体积小，易于在狭小的空间内应用；由于测量数据点时测量机处于匀速直线低速状态，测量机的动态性能对测量精度的影响较小。但由于测头的限制，不能测量到被测零件的一些细节之处，不能测量一些易碎、易变形的零件。另外接触式测量的测头与零件表面接触，测量速度慢，测量后还要进行测头补偿，数据量小，不能真实的反映实体的形状。(2)非接触式数据采集方法非接触式数据采集方法主要运用光学原理进行数据的采集，主要包括：激光三角形法、激光测距法、结构光法以及图像分析法等。非接触式数据采集速度快、精度高，排除了由测量摩擦力和接触压力造成的测量误差，避免了接触式测头与被测表面由于曲率干涉产生的伪劣点问题，获得的密集点云信息量大、精度高，测头产生的光斑也可以做得很小，可以探测到一般机械测头难以测量的部位，最大限度地反映被测表面的真实形状。非接触式数据采集方法采用非接触式探头，由于没有力的作用，适用于测量柔软物体；非接触式探头取样率较高，在50次/秒到23000次/秒之间，适用于表面形状复杂，精度要求不特别高的未知曲面的测量，例如：汽车、家电的木模、泥模等。但是非接触式探头由于受到物体表面特征的影响(颜色、光度、粗糙度、形状等)的影响较大，目前在多数情况下其测量误差比接触式探头要大，保持在10微米级以上。该方法主要用于对易变形零件、精度要求不高零件、要求海量数据的零件、不考虑测量成本及其相关软硬件的配套情况下的测量。总之，在只测量尺寸、位置要素的情况下尽量采用接触式测量；考虑测量成本且能满足要求的情况下，尽量采用接触式测量；对产品的轮廓及尺寸精度要求较高的情况下采用非接触式扫描测量；对离散点的测量采用扫描式；对易变形、精度要求不高的产品、要求获得大量测量数据的零件进行测量时采用非接式测量方法。3.逆向工程数据处理技术数据处理是逆向工程的一项重要的技术环节，它决定了后续CAD模型重建过程能否方便、准确地进行。根据测量点的数量，测量数据可以分为一般数据点和海量数据点；根据测量数据的规整性，测量数据又可以分为散乱数据点和规矩数据点；不同的测量系统所得到的测量数据的格式是不一致的，且几乎所有的测量方式和测量系统都不可避免地存在误差。因此，在利用测量数据进行CAD重建前必须对测量数据进行处理。数据处理工作主要包括：数据格式的转化、多视点云的拼合、点云过滤、数据精简和点云分块等。每个CAD/CAM系统都有自己的数据格式，目前流行的CAD/CAM软件的产品数据结构和格式各不相同，不仅影响了设计和制造之间的数据传输和程序衔接，而且直接影响了CMM与CAD/CAM系统的数据通讯。目前通行的办法是利用几种主要的数据交换标准(IGES、STEP、AutoCAD的DXF等)来实现数据通讯。在逆向工程实际的过程中，由于坐标测量都有自己的测量范围，因此无论采用什么测量方法，都很难在同一坐标系下将产品的几何数据一次性完全测出。产品的数字化不能在同一坐标系下完成，而在模型重建的时候又必须将这些不同坐标下的数据统一到一个坐标系里，这个数据处理过程就是多视数据定位对齐(多视点云的拼合)。多视数据的对齐主要可以分为两种：通过专用的测量软件装置实现测量数据的直接对齐；事后数据处理对齐。采用事后数据处理对齐又可以分为：对数据的直接对齐和基于图形的对齐。对数据的直接对齐研究研究中，出现了多种算法，如ICP算法；四元数法；SVD法；基于三个基准点的对齐方法等。数据平滑的目的是消除测量数据的噪声，以得到精确的数据和好的特征提取效果。目前通常是采用标准高斯、平均或中值滤波算法。其中高斯滤波能较好地保持原数据的形貌，中值滤波消除数据毛刺的效果较好。因此在选用时应该根据数据质量和建模方法灵活选择滤波算法。运用点云数据进行造型处理的过程中，由于海量数据点的存在，使存储和处理这些点云数据成了不可突破的瓶颈。实际上并不是所有的数据点都对模型的重建起作用，因此，可以在保证一定的精度的前提下缩减数据量，对点云数据进行精简。目前采用的方法有：利用均匀网格减少数据的方法；利用减少多变形三角形达到减少数据点的方法；利用误差带减少多面体数据点的方法。数据分割是根据组成实物外形曲面的子曲面的类型，将属于同一曲面类型的数据成组，划分为不同的数据域，为后续的模型重建提供方便。数据分割方法可以分为基于测量的分割和自动分割两种方法。目前的分割方法有：基于参数二次曲面逼近的数据分割方法；散乱数据点的自动分割方法；基于CT技术的数据分割方法。4.逆向模型重建技术在整个逆向工程中，产品的三位几何模型CAD重建是最关键、最复杂的环节。因为只有获得了产品的CAD模型我们才能够在此基础上进行后续产品的加工制造、快速成型制造、虚拟仿真制造和进行产品的再设计等。在进行模型重建之前，设计者不仅需要了解产品的几何特征和数据的特点等前期信息，而且需要了解结构分析、加工制作模具、快速成型等后续应用问题。目前使用的造型方法主要有：(1)曲线拟合造型：用一个多项式的函数通过插值去逼近原始的数据，最终得