逆向工程和掃描儀介紹01.逆向工程簡介02.三維掃描儀的操作03.UG產(chǎn)品模型的重構(gòu)技術(shù)04.打印操作01逆向工程簡介PARTONE一、逆向工程簡介逆向工程也稱反求工程、反向工程等，是相對于傳統(tǒng)正向工程而言的。傳統(tǒng)的產(chǎn)品實現(xiàn)通常是從概念設(shè)計到圖樣、再制造出產(chǎn)品，我們稱之為正向工程，而產(chǎn)品的逆向工程是根據(jù)零件（或原型）生成圖樣，再構(gòu)造產(chǎn)品。（一）逆向工程定義（a）正向工程（b）逆向工程概念設(shè)計詳細(xì)設(shè)計CAD數(shù)模模具成品實物樣件數(shù)據(jù)獲取CAD數(shù)模模具成品一、逆向工程簡介逆向工程的過程：首先由數(shù)據(jù)采集設(shè)備獲取樣件表面（有時需要內(nèi)腔）數(shù)據(jù)，其次導(dǎo)入專門的數(shù)據(jù)處理軟件或帶有數(shù)據(jù)處理能力的三維CAD

軟件進行前處理，然后進行曲面和三維實體重構(gòu)，在計算機上復(fù)現(xiàn)實物樣件的幾何形狀，并在此基礎(chǔ)上進行修改或創(chuàng)新設(shè)計，最后對再設(shè)計的對象進行實物制造。

其中從數(shù)據(jù)采集到CAD模型的建立是反求工程中的關(guān)鍵技術(shù)。（二）逆向工程工藝流程產(chǎn)品快速成型制STL文件實物原型三維數(shù)據(jù)掃描數(shù)據(jù)處理產(chǎn)品NC加工NC代碼生成數(shù)據(jù)重構(gòu)（CAD）、CAE分析、創(chuàng)新設(shè)計等快速模具制產(chǎn)品一、逆向工程簡介（三）逆向工程應(yīng)用領(lǐng)域逆向工程的應(yīng)用可分為三個層次：仿制、改進設(shè)計和創(chuàng)新設(shè)計。仿制是逆向工程應(yīng)用的低級階段；改進設(shè)計是一個基于逆向工程的典型設(shè)計過程；而創(chuàng)新設(shè)計是逆向工程的高級應(yīng)用。逆向工程的應(yīng)用主要集中在以下幾方面新：產(chǎn)品開發(fā)、產(chǎn)品的仿制和改型設(shè)計、快速模具制造、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域斷層掃描。汽車的仿制和改型設(shè)計頭顱骨的反求一、逆向工程簡介（四）逆向工程的發(fā)展方向在目前工作的基礎(chǔ)上，逆向工程技術(shù)還有許多問題需要進一步的探討和研究，主要包括以下幾方面：測量數(shù)據(jù)方面發(fā)展面向逆向工程的專用測量設(shè)備，能夠高速、高精度的實現(xiàn)實物幾何形狀的三維數(shù)字化。數(shù)據(jù)處理方面開發(fā)一種通用的數(shù)據(jù)接口軟件，改善數(shù)據(jù)處理的算法，使處理速度更快；減少建模過程中的相互操作，降低設(shè)計人員的勞動強度。集成技術(shù)方面發(fā)展包括測量技術(shù)、模型重建技術(shù)、基于網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同設(shè)計和數(shù)字化制造技術(shù)，逆向工程技術(shù)與有限元分析技術(shù)的集成。02三維掃描儀的操作PARTTWO二、三維掃描儀的操作（一）三維掃描儀的種類三維掃描儀是一種進行三維掃描的科學(xué)儀器，用來偵測并分析現(xiàn)實世界中物體或環(huán)境的形狀與外觀數(shù)據(jù)。其搜集等數(shù)據(jù)常被用于進行三維重建計算，在虛擬世界中創(chuàng)建實際物體的數(shù)據(jù)模型。三維掃描儀分為接觸式三維掃描儀和非接觸式三維掃描儀。三坐標(biāo)測量儀三維激光掃描儀二、三維掃描儀的操作（二）接觸式數(shù)據(jù)掃描的工作原理三坐標(biāo)測量原理是將被測物體置于三坐標(biāo)測量機的測量空間中，測得被測物體上各測點的坐標(biāo)位置，根據(jù)這些點的空間坐標(biāo)，求出其尺寸和形位誤差。CMM的工作原理二、三維掃描儀的操作（三）非接觸式數(shù)據(jù)掃描的工作原理非接觸掃描方法由于其高效性和廣泛的適用性，并且克服了接觸式測量的一些缺點，在逆向工程領(lǐng)域的應(yīng)用和研究日益廣泛。非接觸式掃描設(shè)備是利用某種與物體表面發(fā)生互相作用的物理現(xiàn)象來獲取物體表面的三維坐標(biāo)信息。其中激光三角法和結(jié)構(gòu)光法應(yīng)用最為廣泛。二、三維掃描儀的操作（四）三維掃描儀的工作流程三維激光掃描儀的工作過程大致可以分為計劃制定、外業(yè)數(shù)據(jù)采集和內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理三部分。1.首先需要制定詳細(xì)的工作計劃，做一些準(zhǔn)備工作。2.外業(yè)工作主要是采集數(shù)據(jù)：主要包括數(shù)據(jù)采集、現(xiàn)場分析采集到的數(shù)據(jù)是否大致符合要求、進行初步的質(zhì)量分析和控制等等。3.內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理是最重要也是工作量最大的一環(huán)，主要包括：外業(yè)采集到的激光掃描原始數(shù)據(jù)的顯示，數(shù)據(jù)的規(guī)則格網(wǎng)化，數(shù)據(jù)濾波、分類、分割，數(shù)據(jù)的壓縮，圖像處理，模式識別等等。03UG產(chǎn)品模型的重構(gòu)技術(shù)PARTTHREE首先指定一個允許的誤差值，并設(shè)定曲線控制頂點的數(shù)目，用最小二乘法求出一條曲線后，計算測量點到曲線的距離作為曲線的誤差值。若最大的距離值大于逼近誤差值時，則需增加控制頂點的數(shù)目，重新擬合曲線，直到測量點的誤差小于逼近誤差。通過所有測量點構(gòu)造一條曲線。該方法等優(yōu)點是曲線與點數(shù)據(jù)等誤差為0；缺點是當(dāng)點數(shù)據(jù)量過大時，曲線控制點業(yè)相對增多，同時不能除去由于測量帶來的噪聲點。因此采用插值法擬合曲線時，應(yīng)先進行數(shù)據(jù)平滑處理來去除測量壞點。三、UG產(chǎn)品模型的重構(gòu)技術(shù)（一）曲線擬合1.逼近法擬合曲線2.插值法擬合曲線三、UG產(chǎn)品模型的重構(gòu)技術(shù)（二）曲面重構(gòu)1.按曲面構(gòu)造分2.按造型方法分按曲面構(gòu)造分，曲面重構(gòu)有兩種方法：1.以三角Bezier曲面為基礎(chǔ)的曲面構(gòu)造方法。2.以B樣條或NURBS曲面為基礎(chǔ)的曲面構(gòu)造方法。按造型方法分，曲面重構(gòu)分為：1.基于曲線的曲面重構(gòu)方法。2.基于測量點直接擬合的曲面造型方法。三、UG產(chǎn)品模型的重構(gòu)技術(shù)（三）基于特征的模型恢復(fù)技術(shù)原始設(shè)計參數(shù)還原是逆向工程的基礎(chǔ)，如何從測量數(shù)據(jù)點中確定原設(shè)計參數(shù)是一個特征識別問題。參考特征造型的特征定義方法，原設(shè)計參數(shù)可定義為幾何特征參數(shù)、形狀特征參數(shù)、精度特征參數(shù)、性能特征參數(shù)和制造特征參數(shù)等。04UG逆向造型的方法和技巧PARTFOUR四、UG逆向造型的方法和技巧（一）測點測點之前規(guī)劃好該怎么測點。由設(shè)計人員提出曲面測點的要求。一般原則是在曲率變化比較大的地方測點要密一些，平滑的地方則可以稀一些。由于一般的三坐標(biāo)測量機取點的效率大大低于激光掃描儀，所以在零件測點時要做到有的放矢。值得注意的是除了掃描剖面、測分型線外，測輪廓線等特征線也是必要的，它會在構(gòu)面的時候帶來方便。四、UG逆向造型的方法和技巧（二）連線01點整理連線之前先整理好點，包括去誤點和明顯缺陷點。同方向的剖面點放在同一層里，分型線點、孔位點單獨放一層，輪廓線點也單獨放一層。02點連線連分型線點盡量做到誤差最小并且光順。對汽車、摩托車中一般的零件來說，連線的誤差一般控制在0.5mm以下。選點間隔盡量均勻，有圓角的地方先忽略，做成尖角，做完曲面后再倒圓角。03曲線整理因測量有誤差及樣件表面不光滑等原因，連成樣條的曲率半徑變化往往存在突變，對以后的構(gòu)面的光順性有影響。因此曲線必須經(jīng)過調(diào)整，使其光順。四、UG逆向造型的方法和技巧（三）構(gòu)面運用各種構(gòu)面方法建立曲面，包括ThoughCurveMesh、ThoughCurves、Rule、Swept、Frompointcloud等。構(gòu)面方法的選擇要根據(jù)樣件的具體特征情況而定，最常用的是ThoughCurveMesh，將調(diào)整好的曲線用此命令編織成曲面。Thoughcurvemesh構(gòu)面的優(yōu)點是可以保證曲面邊界曲率的連續(xù)性，因為Thoughcurvemesh可以控制四周邊界曲率（相切），因而構(gòu)面的質(zhì)量更高。而Thoughcurves只能保證兩邊曲率，在構(gòu)面時誤差也大。假如兩曲面交線要倒圓角，因Thoughcurvemesh的邊界就是兩曲面的交線，顯然這條線要比兩個ThoughCurves曲面的交線光順，這樣Blend出來的圓角質(zhì)量是不一樣的。四、UG逆向造型的方法和技巧（四）實體重構(gòu)當(dāng)模型比較簡單且所做的外表面質(zhì)量比較高時，用縫合增厚指令就可構(gòu)建實體。但大多數(shù)情況下不能增厚，此時只能采用偏置外表面。偏置后的曲面有的需要裁剪，有的需要補面，用各種曲面編輯手段完成內(nèi)表面的構(gòu)建，然后縫合外表面成一實體，最后進行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計，如安裝孔、加強筋等結(jié)構(gòu)。部分曲面無法進行偏置處理，主要有以下幾種情況：由于曲面本身曲率太大，偏置后會自相交，導(dǎo)致偏置失敗。被偏置曲面的品質(zhì)不好，局部有波紋。這種情況只能修改好曲面后再進行偏置處理。部分曲面看起來光順性很好，但就是無法進行偏置操作。這種情況可以用Extractgeometry成B曲面后，再進行偏置操作。四、UG逆向造型的方法和技巧（五）修補01對于輸入的模型局部連接部分有微小缺損、干涉、相交的，UG提供了一個自動修復(fù)的工具。具體操作為：在模型輸入后選擇Export→HealGeometry，注意tinytolerancede的選擇，對于重要的模型，可先在Anlysis→ExamineGeometry中檢查一下模型，接著指定一下輸出的文件名字就可以了。輸出的是一個修補好的PRT文件。但如果缺損、干涉、相交情況嚴(yán)重，此時只能進行手工整理。02對于輸入的模型不存在1）中所述的問題，可選擇Import→IGES→ModifySetting→AutomaticSewingofSueface選項前打上勾就可以了。03如果是實體破面，則先建一個圖層，然后抽取體上所有的面，加大縫合公差后進行縫合操作即可解決破面問題。01.逆向工程全流程技術(shù)鏈。02.三維掃描與數(shù)據(jù)優(yōu)化關(guān)鍵技術(shù)。03.模型重構(gòu)與制造輸出核心方法。在汽車鈑金