逆向工程技术及应用研究.doc
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1、- 1 -逆向工程技术及应用研究逆向工程技术及应用研究摘要:摘要:逆向工程是由已有产品回溯产品设计思路,通过研究现存的系统或产品,发现其规律,通过复制、改进、创新从而超越现有产品或系统的过程。逆向工程技术在产品设计中的应用可以缩短新产品设计开发周期,大大降低设计开发成本,提高设计水平和质量,有效地提高企业的市场竞争力。 关键词:关键词:逆向工程;三维测量;曲面重构;产品设计;创新一逆向工程技术定义一逆向工程技术定义逆向工程技术与传统的产品正向设计方法不同。它是根据已存在的产品或零件原型构造产品或零件的工程设计模型,在此基础上对已有产品进行剖析、理解和改进,是对已有设计的再设计。通过样件开发产品
2、的过程。与产品正向设计过程相反,逆向工程基于已有产品设计新产品,通过研究现存的系统或产品,发现其规律,通过复制、改进、创新从而超越现有产品或系统的过程。它不是仅对现有产品进行简单的模仿,而是对现有产品进行改造、突破和创新。二二 逆向工程分类逆向工程分类从广义讲,逆向工程可分以下三类。(1)实物逆向:顾名思义,它是在已有实物条件下,通过试验、测绘和分折。提出再创造的关键;其中包括功能逆向、性能逆向、方案、结构、材质、精度、使用规范等多方面的逆向。实物逆向对象可以是整机、部件、组件和零件。- 2 -(2)软件逆向:产品样本、技术文件、设计书、使用说明书、图纸、有关规范和标准、管理规范和质量保证手册
3、等均称为技术软件。软件逆向中有三类情况:1)既有实物,又有全套技术软件;2)有实物而无技术软件;3)无实物,仅有全套或部分技术软件。三三 逆向工程测量系统逆向工程测量系统根据测量探头是否和零件表面接触其测量方式可分两类。(1)接触式测量:根据测头的不同。可分为触发式和连续式。应用最为广泛的三座标测量机是 20 世纪 6o 年代发展起来的新型高效精密测量仪器,是有很强柔性的大型测量设备。(2)非接触式测量:根据原理的不同,可分为三角形法、结构光法、计算机视觉法、激光干涉法、激光衍射法、CT 测量法、MRI 测量法、超声波法和层析法等。四四 逆向工程技术流程逆向工程技术流程(1)逆向工程是以一个物
4、理零件或模型作为开始,进而决定下游工程。(2)点处理过程:主要包括多视点云的拼合、点云过滤、数据精简和点云分块等。(3)曲线处理过程:决定所要创建的曲线类型。曲线可以设计得与点的片段相同,或让曲线更光滑些;由已存在的点创建出曲面;检查修改曲线,检查曲线与点或其它曲线的精确度、平滑度与连续的相关性。(4)曲面处理过程:决定所要创建的曲面类型,可以选择创建的曲面- 3 -以精确为主或以光滑为主,或两者居中;由点云或曲线创建曲面;检查修改曲面,检查曲丽与点或其它曲面或特征的精确度、平滑度与连续的相关性。(5)误差分析:应该考虑被测物对机构引起的综合轨迹误差、逆向工程设计所依据的数据值存在的测量误差、
5、设计中的被测物存在的加工误差、设计中的曲线拟合存在的拟合误差等方面。五制造业的逆向过程五制造业的逆向过程 制造业的逆向工程是以三维测量、表面重构为核心,集光电测量、计算机图像/图形处理、计算机辅助设计/制造、快速原型/模具、数控等技术为一体的高新技术。它是在没有设计图纸或者设计图纸不完整以及没有 CAD 模型的情况下,利用各种数字化技术、CG/CAD技术,根据实物测量数据重构其计算机模型,运用现代设计理论、方法对模型进行再设计,并与现代快速制造技术有机结合,最终制造出产品的过程正向设计与逆向设计的区别 :正向设计指由设计思路到产品的设计过程,它是一般产品的常规设计过程。 逆向设计与正向设计相反
6、,是由已有产品回溯产品设计思路的过程,它是对传统设计、制造技术的拓宽和丰富。六六 逆向工程的核心逆向工程的核心 逆向工程所涉及的关键技术主要包括:三维实体几何形状数据采集、规则或大量离散数据处理、三维实体模型重建、加工等。三维测量和表面重构是逆向工程技术的核心。 - 4 -1. 测量设备 测量设备是逆向工程的核心硬件。按测量方式分类,测量设备分为接触和非接触式两种。 2. 接触式测量设备 接触式是传统的测量方式,测量过程中探头与模型表面接触,其典型代表为机械三坐标测量仪(CMM)。这种测量技术已发展得比较成熟,其突出优点是精度高(可达0.5m),但由于机械式测量结构存在的固有缺陷,难以实现快速
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