在計(jì)算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，三維的幾何造型技術(shù)已被制造業(yè)廣泛應(yīng)用于產(chǎn)品及工模具的設(shè)計(jì)、方案評審、自動化加工制造及管理維護(hù)各個(gè)方面。我們的技術(shù)資料可能是各種數(shù)據(jù)類型的三維模型，但是，由于各種原因，我們所面對的可能并非CAD的模型，而是實(shí)實(shí)在在的實(shí)物樣件，有時(shí)，甚至可能連一張可以參考的圖紙也不存在，這就為我們在后續(xù)的工作中采用先進(jìn)的設(shè)計(jì)手段和先進(jìn)的制造技術(shù)帶來了很大的障礙，我們必須通過各種測量手段及三維幾何建模方法，將原有實(shí)物（產(chǎn)品原型或油泥模型）轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)上的三維數(shù)字模型，在CAID與CAD領(lǐng)域，這就是所謂的逆向工程（ReverseEngineering）。逆向工程可以簡單的定義為“理解原始的設(shè)計(jì)意圖和機(jī)制”，包括形狀、材料、工藝等各個(gè)方面，目前有關(guān)逆向工程的研究和應(yīng)用大多數(shù)針對實(shí)物模型的幾何形狀反求，在這個(gè)意義下，逆向工程是根據(jù)已有實(shí)物模型的坐標(biāo)測量數(shù)據(jù)，重新建立實(shí)物的數(shù)字化模型，而后進(jìn)行分析、加工等處理。一：逆向工程的應(yīng)用?CAD/CAM之家版權(quán)所有，拒絕轉(zhuǎn)載◎swLneol45C1■由于某些原因，在只有產(chǎn)品或產(chǎn)品的工裝，沒有圖紙和CAD模型的情況下，卻需要對產(chǎn)品進(jìn)行有限元分析、加工、模具制造或者需要對產(chǎn)品進(jìn)行修改等等，這時(shí)就需要利用逆向工程手段將實(shí)物轉(zhuǎn)化為CAD模型。?CAD/CAM之家版權(quán)所有，拒絕轉(zhuǎn)載◎I9p3wLsD872.逆向工程的另一類重要應(yīng)用是對外形美學(xué)要求較高的零部件設(shè)計(jì)，例如在汽車的外形設(shè)計(jì)階段是很難用現(xiàn)有的CAD軟件完成的。通常都需要制作外形的油泥模型，再用逆向工程的方法生成CAD模型。?CAD/CAM之家版權(quán)所有，拒絕轉(zhuǎn)載?LnQYGCN5fq3■將逆向工程和快速原型制造（RPM）相結(jié)合，組成產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、檢測、修改的閉環(huán)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)快速的測、設(shè)計(jì)、制造、再測量修改的反復(fù)迭代，高效率完成產(chǎn)品的初始設(shè)計(jì)◎逆向工程的另一個(gè)重要應(yīng)用就是計(jì)算機(jī)輔助檢測。企業(yè)在進(jìn)行質(zhì)量控制時(shí)，對于外形復(fù)雜的產(chǎn)品檢測往往非常困難，這時(shí)使用逆向工程的方法對產(chǎn)品進(jìn)行測量，并把測量到的大量數(shù)據(jù)點(diǎn)與理論數(shù)模進(jìn)行比較，從而分析產(chǎn)品的制造誤差。?CAD/CAM之家版權(quán)所有，拒絕轉(zhuǎn)逆向工程在醫(yī)學(xué)、地理信息和影視業(yè)等領(lǐng)域都有很廣泛的應(yīng)用。比如：影視特技制作者需要將演員、道具等的立體模型輸入計(jì)算機(jī)，才能用動畫軟件對其進(jìn)行三維動畫特技處理?！蚨?、逆向工程中的數(shù)據(jù)采集技術(shù)坐標(biāo)數(shù)據(jù)采集是逆向工程中的第一個(gè)環(huán)節(jié)，是數(shù)據(jù)處理、模型重建的基礎(chǔ)?，F(xiàn)有的數(shù)據(jù)采集方法大概可以分為下面幾類：簡單工具的手工測量機(jī)械三坐標(biāo)測量機(jī)測量的有序點(diǎn)數(shù)據(jù)激光、數(shù)字成像的三坐標(biāo)測量數(shù)據(jù)，既大批量、無序的點(diǎn)云數(shù)據(jù)1.三坐標(biāo)劃線測量機(jī)?CAD/CAM之家版權(quán)所有，拒絕轉(zhuǎn)載◎ONvxPOdPZG三坐標(biāo)劃線測量機(jī)是由地軌，立柱和水平臂及計(jì)算機(jī)等組成的綜合測量系統(tǒng)，它可對金

屬、木質(zhì)、粘土、塑料等模具，汽車覆蓋件及汽車整體外形的相關(guān)位置進(jìn)行三維尺寸測量，并具有劃線功能。量，并具有劃線功能。2.側(cè)面開放式三坐標(biāo)劃線測量機(jī)側(cè)面開放式結(jié)構(gòu)及其加強(qiáng)設(shè)計(jì)的剛性，由于其具有高度的滑動響應(yīng)性能通過微調(diào)手輪，三個(gè)軸可以快速和精確地定位?？梢赃x擇的附件十分豐富，比如用于劃線，對心鉆孔或者輕銑削的附件。者輕銑削的附件。3.2.三坐標(biāo)測量機(jī)測量高精度的零件；

測量和檢驗(yàn)復(fù)雜形狀的機(jī)械零件；遨自由曲面檢驗(yàn)遨4.Forpersonaluseonlyinstudyandresearch;notforcommercialuse5.重量輕并且剛度高的移動部件，高性能運(yùn)動系統(tǒng)的研究，數(shù)控系統(tǒng)高速運(yùn)算。測量機(jī)的移動部件（如：橋，Y軸和Z軸）都是用輕合金制造的。測量機(jī)的工作臺是黑色花崗石材料，下面有減震墊。自動溫度補(bǔ)償功能增強(qiáng)了測量機(jī)的整體機(jī)械性能。大尺寸零件的測量，需要大型高精度的測量機(jī)。通常大型的測量機(jī)都采用龍門式結(jié)構(gòu)。特別適合于汽車工業(yè)，模具制造，造型，特別是在航空和各種機(jī)械制造中的零件設(shè)計(jì)。與大型的數(shù)控機(jī)床不同的是，這種測量機(jī)的外形尺寸雖然較大，重量卻相對較輕。可以以較高的速度進(jìn)行測量。.數(shù)控加工機(jī)床某些數(shù)控系統(tǒng)如（FIDIA）的數(shù)控加工機(jī)床本身是帶有仿型功能的，很多國內(nèi)廠家的逆向工程實(shí)踐都是從機(jī)床的仿型開始的。?CAD/CAM之.關(guān)節(jié)式測量機(jī)便攜式測量單元，自由移動；6個(gè)旋轉(zhuǎn)軸，具有最大的自由度豐富的配件。7.點(diǎn)狀激光式用極細(xì)的激光光束在物體上形成照射點(diǎn)，用三角測量法得到物體在此點(diǎn)的空間坐標(biāo)。物體固定于旋轉(zhuǎn)工作臺上，繞Z軸360度自由旋轉(zhuǎn)（隨物體截面輪廓形狀而變動，以盡量保證激光與物體截面輪廓的垂直狀態(tài)）。激光頭沿水平方向逐層取數(shù)，每次取得物體一層的三維數(shù)據(jù)（相當(dāng)于每次得到物體的一個(gè)Z軸橫截面形狀），然后逐層上升，直至取得物體的全部數(shù)據(jù)。?CAD/CAM之家版權(quán)所有，拒絕轉(zhuǎn)載◎3TeRS2zPNO掃描操作簡便，自動化程度高，數(shù)據(jù)質(zhì)量較好，有較好的結(jié)構(gòu)性?？梢酝ㄟ^一次掃描得到較為完整的數(shù)據(jù)（當(dāng)然物體應(yīng)在掃描范圍內(nèi)）。另外,由于其屬于點(diǎn)掃描，掃描速度受到一定限制，一般一個(gè)鼠標(biāo)大小的零件，需掃描2小時(shí)左右。不過，好在其掃描過程是全自動的，并不需要人工干預(yù)。?CAD/CAM之家版權(quán)所有，拒絕轉(zhuǎn)載◎UOq5BnGMj9掃描絕對精度為：0.05mm;掃描點(diǎn)的密度現(xiàn)已能達(dá)到：層與層之間0.1mm；每層中點(diǎn)距0.2mm。0.2mm。8..線狀激光式狀直至整體數(shù)據(jù)。Kreon3d；狀直至整體數(shù)據(jù)。Kreon3d；激光光束為線狀投出，線狀光束在物體上隨物體形狀產(chǎn)生變形，由數(shù)碼像機(jī)得到截面形pwjtcroiiI-*pwjtcroiiI-*POWERUJCAMERAIMAG￡GiJECT3DScanner公司主要產(chǎn)品Reversa掃描頭?？裳b配在如CNC、機(jī)器人手臂等裝置上。與Reversa在掃描原理、功能方面類似。Geometrix公司Geometrix公司3Scan；物體放置在計(jì)算機(jī)控制的旋轉(zhuǎn)臺上，由數(shù)碼相機(jī)取得多側(cè)面數(shù)據(jù)。價(jià)格適中。9.6■光柵投影式?CAD/CAM之家版權(quán)所有，拒絕轉(zhuǎn)載◎QMJp07ar4將多條光柵投影到物體表面，形成一塊待測區(qū)域；用數(shù)碼攝像機(jī)獲取物體形狀（光柵變形）信息。此類代表為GOM公司。?CAD/CAM之家版權(quán)所有，拒絕轉(zhuǎn)載◎圖中工程師操作的即為GOM公司產(chǎn)品ATOS。中間紅色部分為一投影裝置，將光柵影像投射到待測物體上；兩側(cè)白色部分為兩個(gè)數(shù)碼攝像頭，綜合分析以得到精確數(shù)據(jù)。?CAD/CAM之家版權(quán)所有，拒絕轉(zhuǎn)載◎5gxo6iMwx6每次投射得到一個(gè)面的數(shù)據(jù)；通過預(yù)先放置的標(biāo)志點(diǎn)，將多次掃描后的數(shù)據(jù)進(jìn)行拼合，來得到待測物體的完整數(shù)據(jù)。

拼合，來得到待測物體的完整數(shù)據(jù)。.數(shù)碼影像合成Avatar_Me公司掃描屋。其主要應(yīng)用于“人體掃描”。人走進(jìn)掃描屋后，從前后左右四面取像得到三維信息，同時(shí)可識別人體關(guān)節(jié)，便于后續(xù)動畫制作逆向工程中的專業(yè)軟件1.Imageware?CAD/CImageware是逆向工程、計(jì)算機(jī)輔助曲面檢測、曲面造型及快速樣件軟件。它用來設(shè)計(jì)、

創(chuàng)造和檢查自由形式曲面產(chǎn)品◎CAD/CAM之家Surfacer逆向工程工具和class1曲面生成工具。Verdict對測量數(shù)據(jù)和CAD數(shù)據(jù)進(jìn)行對比評估。Buildit提供實(shí)時(shí)測量能力，驗(yàn)證產(chǎn)品的制造性。RPM生成快速成型數(shù)據(jù)?！駽AD/CAM之家版權(quán)View功能與Verdict相似，主要用于提供三維報(bào)告.GeomagicStudio由美國RaindropGeomagic出品的逆向工程和三維檢測軟件Studio可輕易地從掃描所得的點(diǎn)云數(shù)據(jù)創(chuàng)建出完美的多邊形模型和網(wǎng)格，并可自動轉(zhuǎn)換為NURBS曲面。該軟件主要包括Qualify，Shape，Wrap，Decimate，Capture等五個(gè)模塊主要功能包括：◎CAD/CAM之家版權(quán)所有，1、自動將點(diǎn)云數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為多邊形(Polygons)2、 快速減少多邊形數(shù)目(Decimate)◎CAD/CAM之家版權(quán)所有，拒絕轉(zhuǎn)載◎skWOaMi3、 把多邊形轉(zhuǎn)換為NURBS區(qū)面?CAD/CAM之家版權(quán)所有，拒絕轉(zhuǎn)載?VxzSAaEPN4、曲面分析(公差分析等)?CAD/CAM之家版權(quán)所有，拒絕轉(zhuǎn)載◎DH85i8JZbs5、輸出與CAD/CAM/CAE匹配的文件格式(IGS，STL，DXF等)DelCAM公司的CopyCAD數(shù)字化點(diǎn)的輸入與處理，包括數(shù)據(jù)輸入與數(shù)字化點(diǎn)數(shù)據(jù)的變換與處理。三角形劃分，可以根據(jù)用戶定義的允差三角化數(shù)字化模型。特征曲線的生成，以交互手動或自動的方式從三角形模型中提取特征線，或直接從外部輸入特征線。利用特征線構(gòu)成的網(wǎng)格構(gòu)造曲面片，然后通過指定曲面片之間的連續(xù)性要求，來實(shí)現(xiàn)曲面片之間的光滑拼接。曲面模型精度、品質(zhì)分析。?PTC公司的ICEMSurf、Pro/DESIGNER(CDRS)、Pro/SCANTOOLS?CAD/CAM之家版ICEMSurf是一個(gè)A級自由曲面的構(gòu)造工具，它的最主要特點(diǎn)是直接構(gòu)造曲面(無須先構(gòu)造曲線)和曲面質(zhì)量的動態(tài)評價(jià)(曲面調(diào)整中的曲面診斷結(jié)果動態(tài)更新)，汽車、摩托車外覆蓋件，內(nèi)飾件等自由曲面用它來構(gòu)造是游刃有余。但最好有比較完整的測量數(shù)據(jù)，當(dāng)然ICEMSurf也可以用于構(gòu)造曲面的設(shè)計(jì)。 ◎CAD/CAM之家版權(quán)所有，拒絕轉(zhuǎn)載◎ICEMSurf還能把點(diǎn)云數(shù)據(jù)自動轉(zhuǎn)換成三角形面片模型，可以用它來求任意截面線、邊界線和特征線，也可以用它來做快速成型或NC加工編程。但這個(gè)面并不是一個(gè)傳統(tǒng)意義上的曲面模型。?CAD/CAM之家版權(quán)所有，拒絕轉(zhuǎn)載◎sJ48naWIJ7Pro/DESIGNER(CDRS)是一個(gè)工業(yè)設(shè)計(jì)的造型模塊，主要用于概念設(shè)計(jì)，其特點(diǎn)是可以非常方便的調(diào)整各條型線，從而得到設(shè)計(jì)師想要得到的結(jié)果。用于逆向時(shí)，可以用在測量數(shù)據(jù)比較少，僅有主要型線和邊界線的情況，這實(shí)際上是一個(gè)部分的逆向，操作者逆向的主要是產(chǎn)品的造型思想。?CAD/CAM之家版權(quán)所有，拒絕轉(zhuǎn)載◎Kn31FBSCI5Pro/SCANTOOLS是一個(gè)完全集成于Pro/ENGINEER實(shí)體建模中的逆向曲面構(gòu)建包,新版中的功能有很大的提高。可以接受有序點(diǎn)(測量線)，也可以接受點(diǎn)云數(shù)據(jù)，可以用來構(gòu)建非A級的自由曲面，一般的工業(yè)產(chǎn)品如電器產(chǎn)品、一般的塑料件、汽車內(nèi)飾件等均能應(yīng)用該模塊得到圓滿的解決?！蚰嫦蚬こ讨械哪Ｐ皖愋妥杂汕妫?、摩托車的外覆蓋件，其它沖壓件，玩具等初等解析曲面一一平面、圓柱面、圓錐面等組成的零件模型的類型直接關(guān)系到我們建模時(shí)所選用的模塊或軟件，對于自由曲面件必須采用具有方便調(diào)整曲線和曲面的模塊，而對于初等解析曲面件，我們沒必要因?yàn)橛袦y量數(shù)據(jù)而用自由曲面去擬合一張顯然是平面或圓柱面的曲面。A級曲面，如汽車、摩托車的外覆蓋件B級曲面，如汽車的內(nèi)飾件，大部分的塑料件其他要求更低的曲面模型要求的品質(zhì)也關(guān)系到對軟件的選用，比如對于A級曲面，就要求選用軟件必須具備方便和直接的曲面調(diào)整手段，強(qiáng)大的曲面檢測功能，而且檢測結(jié)果必須是動態(tài)的，即曲面調(diào)整的同時(shí)檢測結(jié)果動態(tài)更新。逆向工程中的模型重建點(diǎn)過程?CAD/CAM之家版權(quán)所有，拒絕轉(zhuǎn)載◎Tcpfr0h3RG讀入點(diǎn)陣數(shù)據(jù)。?CAD/CAM之家版權(quán)所有，拒絕轉(zhuǎn)載◎a1mz7lh8P4將分離的點(diǎn)陣對齊在一起（如果需要）。有時(shí)候由于零件形狀復(fù)雜，一次掃描無法獲得全部的數(shù)據(jù)，或是零件較大無法一次掃描完成，這就需要移動或旋轉(zhuǎn)零件，這樣會得到很多單獨(dú)的點(diǎn)陣。這時(shí)就需要將點(diǎn)陣準(zhǔn)確對齊。?CAD/CAM之家版權(quán)所有，拒絕轉(zhuǎn)載◎ulFE6tKg6a對點(diǎn)陣進(jìn)行判斷，去除噪音點(diǎn)（即測量誤差點(diǎn)）。由于測量工具及測量方式的限制，有時(shí)會出現(xiàn)一些噪音點(diǎn)，對點(diǎn)陣進(jìn)行判斷，去掉噪音點(diǎn)，以保證結(jié)果的準(zhǔn)確性?！稢AD/CAM之家版通過可視化點(diǎn)陣觀察和判斷，規(guī)劃如何創(chuàng)建曲面。一個(gè)零件，是由很多單獨(dú)的曲面構(gòu)成，對于每一個(gè)曲面，可根據(jù)特性判斷用用什么方式來構(gòu)成，例如，如果曲面可以直接由點(diǎn)的網(wǎng)格生成，就可以考慮直接采用這一片點(diǎn)陣；如果曲面需要采用多段曲線蒙皮，就可以考慮截取點(diǎn)的分段。提前作出規(guī)劃可以避免以后走彎路。?CAD/CAM之家版權(quán)所有，拒絕轉(zhuǎn)載◎根據(jù)需要創(chuàng)建點(diǎn)的網(wǎng)格或點(diǎn)的分段?！蚯€創(chuàng)造過程判斷和決定生成哪種類型的曲線。曲線可以是精確通過點(diǎn)陣的、也可以是很光順的（捕捉點(diǎn)陣代表的曲線主要形狀）、或介于兩者之間。創(chuàng)建曲線。根據(jù)需要創(chuàng)建曲線，可以改變控制點(diǎn)的數(shù)目來調(diào)整曲線。控制點(diǎn)增多則形狀吻合度好，控制點(diǎn)減少則曲線較為光順。診斷和修改曲線?？梢酝ㄟ^曲線的曲率來判斷曲線的光順性，可以檢查曲線與點(diǎn)陣的吻合性，還可以改變曲線與其他曲線的連續(xù)性（連接、相切、曲率連續(xù)）。Surfacer提供很多工具來調(diào)整和修改曲線。曲面創(chuàng)建過程?CAD/CAM之家版權(quán)所有，拒絕轉(zhuǎn)載◎xYh8eR1KDI決定生成那種曲面。同曲線一樣，可以考慮生成更準(zhǔn)確的曲面、更光順的曲面（例如class1曲面），或兩者兼顧。根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)需要來決定。?CAD/CAM之家版權(quán)所有，拒絕轉(zhuǎn)載◎創(chuàng)建曲面