逆向工程教案课件

逆向工程逆向工程:

简单的讲就是对现有实物的一种反求。

就这种思维的方法而言，是思维先于实体、实体用于反证思维的逆向逻辑形式，国际称之为逆向工程。

它主要包括三方面:形状反求,工艺反求,材料反求

实施逆向工程的目的是为了更好地实现产品设计的并行工程。增加产品设计的一次成功率，从而缩短周期，降低成本，减少风险，提高质量，增强企业竞争力。

逆向工程的定义

逆向工程顾名思义，就是反其道而行，针对一现有的样品,利用3Ｄ数字化测量仪器准确、快速地将其轮廓坐标量得,并进行三维ＣＡＤ曲面重构,编辑修改后,传至一般的ＣＡＤ/ＣＡＭ系统,再由ＣＡＭ产生刀具的ＮＣ加工路径送至ＣＮＣ加工设备制作所需的模具,或者送到快速成型机(ＲＰ)将样品制作出来。逆向工程流程应用范围

逆向工程应用领域相当广泛，有模具制造业、玩具业、游戏业、电子业、鞋业、高尔夫球业、艺术业、医学工程及产品造型设计等方面。整车

保险杠车门引擎盖汽车座椅汽车工业3C产品CPU风扇手机掌上电脑键盘运动用品、鞋类运动头盔高尔夫球头楦头鞋底医学HandHand-boneHeadTeeth消费性产品研发的一般过程

由于加工设备的不断创新,新的工艺往往导至产品外形多样化与个性化!在形状逆向过程中常用的设备

高精度的台式三坐标,主要用于精密零配件的反求便携,精密,大型,超大型工件柔性,便携,速度速度,精密,大型工件逆向工程主流软件1.点云处理软件Geomagic,Polyworks,Rapidform2.高阶曲面Imageware,i-deas…..3.设计软件Pro/e,Ug,Catia,solidworks4.逆向工程常常塔配的软件Imageware+UGImageware+pro/eGeomagic+UG/pro/eCatia………..逆向造型的常见问题1、拿到工件后无从下手

---不了解系统的造型流程2、得到点云后无从下手

---对曲面结构不了解3、Part数据非常庞大

---没有统一思路，做到哪儿是哪儿4、Part数据非常混乱

---没有统一规划5、缺少技巧性整体的建模思路1、特征(Feature)分解分析零件的形状特点，然后把它隔离成几个主要的特征区域，接着对每个区域再进行粗线条分解，及至在脑子里有一个总体的建模思路以及一个粗略的特征图，同时要辨别出难点、容易出问题的地方。2、基础特征_根特征(BaseFeature)设计作出零件的毛坯形状。3、详细设计(利用FormFeature:+/-Materials)先粗后细__先作粗略的形状，再逐步细化；先大后小__先作大尺寸形状，再完成局部的细化；先外后里__先作外表面形状，再细化内部形状。4、细节设计(利用FeatureOperation)倒圆角、斜角，各类孔系，各类沟槽…曲面造型的学习方法1.应学习必要的基础知识，包括自由曲线（曲面）的构造原理。这对正确地理解软件功能和造型思路是十分重要的，所谓“磨刀不误砍柴功”。不能正确理解也就不能正确使用曲面造型功能，必然给日后的造型工作留下隐患，使学习过程出现反复。其实，曲面造型所需要的基础知识并没有人们所想象的那么难，只要掌握了正确的方法，一般都能理解.2.要针对性地学习软件功能。这包括两方面意思：一是学习功能切忌贪多，一个CAD/CAM软件中的各种功能复杂多样，初学者往往陷入其中不能自拔。其实在实际工作中能用得上的只占其中很小一部分，完全没有必要求全。对于一些难得一用的功能，即使学了也容易忘记，徒然浪费时间；另一方面，对于必要的、常用的功能应重点学习，真正领会其基本原理和应用方法，做到融会贯通.曲面造型的学习方法3.重点学习造型基本思路。造型技术的核心是造型的思路，而不在于软件功能本身。大多数CAD/CAM软件的基本功能大同小异，要在短时间内学会这些功能的操作并不难，但面对实际产品时却又感到无从下手，这是许多自学者常常遇到的问题。这就好比学射击，其核心技术其实并不在于对某一型号的枪械的操作一样。只要真正掌握了造型的思路和技巧，无论使用何种CAD/CAM软件都能成为造型高手。4.应培养严谨的工作作风，切忌在造型学习和工作中“跟着感觉走”，在造型的每一步骤都应有充分的依据，不能凭感觉和猜测进行，否则贻害无穷。逆向工程---接触式测头优势：测量精度高。配合测量软件能快速检测工件的面、孔、锥等几何形状。对被测物体的外型、颜色、反光情况没有要求。缺点：逐点测量，速度较慢，耗时较长。扫描方式为线扫描，需要多条扫描程序。塑料件、橡胶件、薄壁件等类型的工件在测量时会出现变形。逆向工程---非接触式扫描优势：采点速率高，能获取大量的点云。有一定景深，配合片区式扫描，使得编程简单。塑料件、橡胶件、薄壁件等工件不受影响。缺点：精度比触发式测量要低。PC-DMIS中扫描开放路径扫描（OPENLINESCAN）闭合路径扫描（CLOSELINESCAN）片区扫描（PATCHSCAN）转台扫描（ROTATEDSCAN）截面扫描（SECTIONSCAN）

导入CAD模型后有效周长扫描（PERSCAN）

导入CAD模型后有效UV扫描（UVSCAN）

导入CAD模型后有效逆向工程---扫描的测头补偿目前，在PCDMIS当中，曲线的补偿是采用二维平面补偿法，即扫描曲线的测头半径补偿只能在某个平面内进行；该平面即是扫描对话框中，起始矢量—剖面矢量控制；在使用曲线扫描时，必须注意该扫描的剖面的设置是否正确。对于曲面扫描，PCDMIS采用类似多次样条的计算模型来计算每个扫描点的矢量补偿方向，因此，曲面扫描中每个点的补偿方向是根据相邻的点的坐标计算出来的；因此，在使用曲面扫描时，行数必须大于3行，才能保证测头补偿矢量的正确性；PCDMIS也同时设置了取消测头补偿的选项，需要时，可以取消测头补偿，只输出测头球心坐标值，然后利用造型软件中的类似偏置的功能进行测头的再补偿工件扫描的截面线剖面矢量逆向工程---终止特征类型PC-DMIS使用特征元素控制扫描终止，当测针通过终止元素一定次数时，扫描停止。用来控制扫描停止位置的特征可以是下列特征的任意一个：点（球）由位置、矢量、半径、通过次数定义；平面由位置、法矢方向、通过次数定义；且该平面为无限大，没有边界平面；圆柱由位置、矢量、直径、通过次数定义。12D12D12D逆向工程---扫描终止通过次数当测头中心通过终止特征的表面时，通过次数的累加器将会自动加1次。如果终止特征为圆或者点，扫描的起始位置和终止位置相同时，当测头离开起始点时，就算通过1次；点特征终止通过1通过2面特征终止控制面特征终止面特征通过1通过2逆向工程---曲面的分区及边界例1.曲面扫描的边界最少由4个点定义。点1为起始点；点2为方向点；点3为第一条扫描线的终止点；点4为边界的终止点；系统从点1到点2开始扫描；整个扫描所有的扫描线和第一条线平行；起始终止平面将由点3到4和点1到4创建；逆向工程---曲面的分区及边界例2.曲面扫描的边界由5个点定义。

点1为起始点；点2为方向点；点3为第一条扫描线的终止点；点4为过度边界点；点5为边界终止点；系统从点1到点2开始扫描；整个扫描所有的扫描线均平行于第一条线；起始终止平面将由点3到4和点1到5创建；逆向工程---曲面的分区及边界例3.边界点的先后顺序，应在扫描前予以考虑，应该选择合适的边界点顺序，否则就会丢失片区；按照图1和图2的设置进行扫描，均可以完成扫描。按照图3进行扫描，会出现数据丢失。速度、密度对扫描结果的影响Scanspeed0.5mm/s,Scanoffset0.2mm,NormalParameterScanspeed1mm/s,Scanoffset0.2mm,NormalParameterScanspeed2mm/s,Scanoffset0.2mm,NormalParameterScanSpeed0.5mm/s,ScanOffset0.4mm,NormalParametersScanSpeed1.0mm/s,ScanOffset0.4mm,NormalParametersScanSpeed2.0mm/s,ScanOffset0.4mm,NormalParametersStylus1X51mm如何采集点云

在采集点云时,我们首先要了解工件的用途,设计的目的,来划分不同的区域,对于功能部分我们要明确其配合的位置,如何配合的,要实现某种功能,对于注重表面质量的区域,我们要对面的构成进行了解.如何采集点云

在扫描工件时,我们对工件的总体构成要有所了解,做到有的放失,尽量花最少的时间得到最有效的点云

对于尺寸要求很高的地方我们要仔细的考虑补偿对其尺寸的影响.注:设计软件里可以以曲面的方式对整个面进行偏置处理.校准测针后有效的测针补偿半径是多少?

如何采集点云如何采集点云

通过设计软件的统一偏置,准确的得到复杂形状,是否比你想象的要简单呢?工件曲面构成

如右图,这个工件实际上是由四张曲面加一个旋转体构成.大叶片的正反面小叶片的正反面中间一个旋转体工件曲面构成

仔细分析工件曲面的构成,是你测绘前必做的过程工件曲面构成没有目的测绘将会给设计人员带来困惑案例11.点云的获得.2.点云的提取3.线的构成4.面的构成.5.工程图的输出相对坐标系与绝对坐标系在设计软件中为了设计的方便永许你建立多个相对坐标系,同时也允许你有零件坐标系与组件坐标系.在输出CAD时一般没有特指的话都是输出工件的绝对坐标系.是否拥有合适的坐标系对你在设计过程中也很有帮助,如拔模分析,投影,等曲线曲线曲线构成与分析

由于曲线是构成曲面过程中的关健元素,所以曲线的质量是至关重要的!一般来讲曲线越光顺那么其曲率梳越流畅曲线构成与分析

为了得到光顺的曲线我们可以用圆弧加圆弧桥接的方式来获得!

直接由选点方式构成样条线由两段圆弧桥接而成一条样条线缺点:构成实体后无法在工程图中标注曲线等级曲线-边界线边界线是逆向建模中非常重要的一部分,它影响着配合,影响着分模曲线-边界线

边界曲线构建的漂亮与否直接关系到,两组立工件装配的间隙及装配后的美观(实例)曲面曲面的U向与V向,它与坐标系无任何关系,只与生成曲面的曲线相关,它决定曲线形成曲面的轨迹曲面曲线的节点与曲面形成时的关系曲面

在构建曲面时我们可以试着换不同的对齐方式来获得最佳的效果参数对齐

弧长对齐曲面

通过曲面分析,我们可以了解你构建曲面的质量1.相交2.相切3.曲率连续曲面-分模面

在注塑与压注成型的产品中,分模面决定了你的模具对开