逆向工程技术PPT课件

,1,逆向工程技术,2,一、逆向工程技术概述,1.概念,正向工程（或顺向工程）,逆向工程(ReverseEngineering)(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。,3,2.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,4,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,5,2.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,6,3.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,7,二、数据获取,1.测量方法,三坐标测量机（CMM）,3D扫描仪,抄数机,8,2.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,9,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,10,2.测量设备,二、数据获取,COMET400测量系统,测量范围：390295mm测量距离：820mm每幅点云：450,000测量精度：0.1mm,11,3.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,12,三、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（PointClouds）。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。,13,1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,14,2多视对齐,三、数据处理,Polyworks的IMAlign模块,15,2多视对齐,三、数据处理,粘贴特征点,16,3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(ClassA)曲面品质。,G0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。G1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。G2连续：曲率连续，视觉效果光滑流畅，是A级曲面的最低标准。G3连续：曲率的变化率连续G4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,17,4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,18,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,19,6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,20,四、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。,21,四、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,22,四、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,23,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,24,四、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,25,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,26,由曲线网格构造曲面,构造旋转曲面,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：,27,构造扫略曲面,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,28,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,29,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,30,四、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,31,