《3D打印入门》教学课件—4.3-认识逆向建模技术

1、3D打印激发生活梦想3D打印3D打印入门工坊3D PRINTING INTRODUCTION 04认识3D打印建模技术目录认识逆向建模技术认识3D打印建模技术044.3.1 逆 向 工 程 简 介4.3.1 认识逆向建模技术 逆向工程（简称RE）也称反求工程，是一种以先进产品设备的实物、样件、软件（包括图样、程序、技术文件等）或影像（图片、照片等）作为研究对象，应用产品设计方法学、系统工程学、计算机辅助技术方法进行系统分析和研究，探索掌握其关键技术，进而开发出同类的或更先进的产品的技术，是针对消化吸收先进技术采取的一系列分析方法和应用技术的综合。认识3D打印建模技术044.3.1 逆 向 工

2、程 简 介4.3.1 认识逆向建模技术 作为一种逆向思维的工作方式，逆向工程技术与传统的产品设计方法不同，它是根据己经存在的产品或零件原型来构造产品的工程设计模型或概念模型，并在此基础上对已有产品进行解剖、深化和再创造，是对已有设计的再设计。认识3D打印建模技术041. 逆向工程的具体内容 逆向工程是将数据采集设备获取的实物样件表面或表面及内腔数据，输入专门的数据处理软件或带有数据处理能力的三维CAD软件进行处理和三维重构，在计算机上复现实物样件的几何形状，并在此基础上进行原样复制、修改或重设计。应用 主要用于对难以精确表达的曲面形状或未知设计方法的构件形状进行三维重构和再设计。影响 逆向工程

3、是综合性很强的技术，它以设计方法学为指导，以现代设计理论、方法、技术为基础，运用各种专业人员的工程设计经验、知识和创新思维，对已有新产品进行解剖、深化和再创造，是已有设计的再设计，这就是逆向工程的含义，再创造是逆向工程的灵魂。认识3D打印建模技术041. 逆向工程的具体内容认识3D打印建模技术041. 逆向工程的具体内容 逆向工程包含对产品的研究与发展、生产制造过程、管理和市场组成的完整系统的分析和研究。主要包括以下八个方面： 掌握原产品设计的指导思想是分析了解整个产品设计的前提，如微型汽车的消费群体是普通百姓，其设计的指导思想是在满足一般功能的前提下，尽可能降低成本，所以结构上通常是较简化的

4、。(1) 探索原产品设计的指导思想(2) 探索原产品原理方案的设计 各种产品都是按定的使用要求设计的，而满足同样要求的产品，可能有多种不同的形式，所以产品的功能目标是产品设计的核心问题。例如，一般动力机构的功能通常是能量转换，工作机通常是物料转换，仪器仪表通常是信号转换。不同的功能目标，可引出不同的原理方案，设计一个夹紧装置时，把功能目标定在机械手段上，则可能设计出斜楔夹紧、螺旋夹紧、偏心夹紧、定心夹紧、联动夹紧等原理方案；如把功能目标确定扩大，则可设计出液动、气动、电磁夹紧等原理方案。探索原产品原理方案的设计，可以了解功能目标的确定原则，这对产品的改进设计有极大帮助。认识3D打印建模技术04

5、1. 逆向工程的具体内容 逆向工程包含对产品的研究与发展、生产制造过程、管理和市场组成的完整系统的分析和研究。主要包括以下八个方面：(3) 研究产品的结构设计 产品中零部件的具体结构是实现产品功能目标的保证，对产品的性能、工作能力、经济性、寿命和可靠性有着密切关系。(4) 确定产品的零部件形体尺寸 分解产品实物，由外至内，由部件至零件，通过测绘与计算确定零部件形体尺寸，并用图样及技术文件方式表达出来。它是反求设计中工作量很大的一部分工作，为更好地进行形体尺寸的分析与测绘，应总结箱体类、轴类、盘套类、齿轮、弹簧、曲线曲面及其他特殊形体的测量方法，并合理标注尺寸。认识3D打印建模技术041. 逆向

6、工程的具体内容 逆向工程包含对产品的研究与发展、生产制造过程、管理和市场组成的完整系统的分析和研究。主要包括以下八个方面：(5) 确定产品中零件的精度 确定零件的精度（即公差设计），是反求设计中的难点之一。通过测量，只能得到零件的加工尺寸，而不能获得几何精度的分配。精度是衡量反求对象性能的重要指标，是评价反求设计产品质量的主要技术参数之一。科学合理地进行精度分配，对提高产品的装配精度和力学性能至关重要。(6) 确定产品中零件的材料 通过零件的外观比较、重量测量、力学性能测定、化学分析、光谱分析、金相分析等试验方法，对材料的物理性能、化学成分、热处理等情况进行全面鉴定，在此基础上，遵循立足国内的

7、方针，考虑资源及成本，选择合用的国产材料，或参照同类产品的材料牌号，选择满足力学性能及化学性能的国有材料代用。认识3D打印建模技术041. 逆向工程的具体内容 逆向工程包含对产品的研究与发展、生产制造过程、管理和市场组成的完整系统的分析和研究。主要包括以下八个方面：(7) 确定产品的工作性能 针对产品的工作特点、机器主要性能进行试验测定、反计算和深入地分析，了解产品的设计准则和设计规范，并提出改进措施。(8) 确定产品的造型 对产品的外形构型、色彩设计等进行分析，从美学原则、顾客需求心理、商品价值等角度进行构型设计和色彩设计。认识3D打印建模技术042. 应用领域逆向工程的应用领域大致可分为以

8、下四种情况：认识3D打印建模技术042. 应用领域逆向工程的应用领域大致可分为以下四种情况：认识3D打印建模技术042. 应用领域逆向工程的应用领域大致可分为以下四种情况：认识3D打印建模技术042. 应用领域逆向工程的应用领域大致可分为以下四种情况：认识3D打印建模技术043.工作阶段划分（1）零件原型的数字化 一般，逆向工程的工作阶段划分如下： 通常采用三坐标测量机（简称CMM）或激光扫描仪等测量装置来获取零件原型表面点的三维坐标值。（2）从测量数据中提取零件原型的几何特征 按测量数据的几何属性对其进行分割，采用几何特征匹配与识别的方法来获取零件原型所具有的设计与加工特征。认识3D打印建模

9、技术043.工作阶段划分（3）零件原型CAD模型的重建 一般，逆向工程的工作阶段划分如下： 将分割后的三维数据在CAD系统中分别做表面模型的拟合，并通过各表面片的求交与拼接 获取零件原型表面的CAD模型。（4）重建CAD模型的检验与修正 根据获得的CAD模型重新测量和加工出样品，检验重建的CAD模型是否满足精度或其他试验性能指标的要求，对不满足要求者重复以上过程，直至达到零件的逆向工程设计要求。认识3D打印建模技术044.逆向工程常用测量方法 逆向工程数据采集方法： 高效、高精度地实现样件表面的数据采集，是逆向工程实现的基础和关键技术。 目前，逆向工程常用的测量方法主要是接触式测量和非接触式测

10、量。接触式非接触式逐层扫描 通常采用三坐标测量机（CMM）或激光扫描等测量装置来获取零件表面点的三维坐标值； 测量得到的三维坐标点的集合通常被称为“点云”； 包含更多实测物体信息的大容量、高密度点云则被称为“海量数据点云”； 通过特定的测量设备和测量方法获取零件表面离散的几何坐标数据，在此基础上进行复杂曲面的建模、评价、改进和制造。认识3D打印建模技术044.逆向工程常用测量方法（1）接触式测量（2）非接触式测量（3）逐层扫描数据采集方法认识3D打印建模技术044.3.2商 用 逆 向 工 程 软 件 逆向工程软件功能通常都是集中于处理和优化密集的扫描点云以生成更规则的结果点云，通过规则的点云可以应用于3D打印，也可以根据这些规则的点云构建出