逆向工程技术及应用

为电力自动化领域提供最佳解决方案逆向工程技术及应用主讲人：李锦超2010-10-10目录概述什么逆向工程逆向工程技术的应用逆向工程常用软件及仪器逆向工程测量技术及数据处理使用范例概述概述随着现代计算机技术及测试技术的发展，利用CAD/CAM等先进制造技术来实现产品实物的逆向工程，已成为CAD/CAM领域的一个研究热点，并成为逆向工程技术应用的主要内容。文中主要综合和归纳了逆向工程技术的研究和应用，较为详细地介绍了实物样件的数字化、数据处理、模型重建、应用等过程，对组成逆向工程的系统及专用软件也作简单介绍。什么是逆向工程什么是逆向工程逆向工程的定义逆向工程（ReverseEngineering），RE是在没有产品原始图样、文档的情况下，对产品实物进行测量和工程分析，经CAD/CAM/CAE软件进行数据处理、重构几何模型，并由数控机床重新加工复制出产品的过程。什么是逆向工程逆向工程与正向工程的区别正向工程是泛指按常规的从概念（草图）设计到具体模型设计再到成品的生产制造过程。什么是逆向工程逆向工程强调的是从现有模型（产品样件、实物模型等）经过一定的手段转化为概念模型和工程设计模型，如利用三坐标测量机的测量数据对产品进行数学模型重构，或者直接将这些离散数据转化成Nc程序进行数控加工而获取成品的过程，是对已有产品的再设计、再创造的过程。以此我们可以简单理解为：什么是逆向工程逆向工程=抄袭？逆向工程抄袭逆向工程技术的应用逆向工程技术的应用应用于实物抄数，加快设计速度以微软公司生产的鼠标器为例，就其功能而言，只需要有三个按键就可以满足使用需要，但是，怎样才能让鼠标器的手感最好，而且经过长时间使用也不易产生疲劳感却是生产厂商需要认真考虑的问题。因此微软公司首先根据人体工程学制作了几个模型并交给使用者评估，然后根据评估意见对模型直接进行修改，直至修改到大家都满意为止，最后再将模型数据利用逆向工程软件生成CAD数据。当产品推向市场后，由于外观新颖、曲线流畅，再加上手感也很好，符合人体工程学原理，因而迅速获得用户的广泛认可，产品的市场占有率大幅度上升。用于工业造型产品设计用于精密零部件的尺寸检验应用于航空航天和汽车工业，因为这两个领域对空气动力学性能要求很高，在产品开发的开始阶段就要认真考虑空气动力性。常规的设计流程首先根据工业造型需要设计出结构，制作出油泥模型之后将其送到风洞实验室去测量空气动力学性能，然后再根据实验结果对模型进行反复修改直到获得满意结果为止，如此所得到的最终油泥模型才是符合需要的模型。如何将油泥模型的外形精确地输入计算机成为电子模型，这就需要采用逆向工程软件。首先利用三坐标测量仪器测出模型表面点阵数据，然后利用逆向工程软件进行重建，随着科学技术的进步和消费水平的不断提高，其它许多行业也开始纷纷采用逆向工程进行产品创新设计。应用于兼容设计模具翻新逆向工程常用软件及仪器逆向工程常用软件及仪器逆向工程常用软件UGSImagewareGeomagicStudioCopyCADRapidFormCATIAPRE逆向工程常用软件及仪器ImagewareImageware由美国EDS公司出品，是最著名的逆向工程软件，正被广泛应用于汽车、航空、航天、消费家电、模具、计算机零部件等设计与制造领域。该软件拥有广大的用户群，国外有BMW、Boeing、GM、Chrysler、Ford、Toyota等著名国际大公司，国内则有上海大众、上海DELPHI、成都飞机制造公司等大企业。GeomagicStudioCopyCAD由美国Raindrop(雨滴)公司出品的逆向工程和三维检测软件GeomagicStudio可轻易地从扫描所得的点云数据创建出完美的多边形模型和网格，并可自动转换为NURBS曲面。该软件也是除了Imageware以外应用最为广泛的逆向工程软件。CopyCAD是由英国DELCAM公司出品的功能强大的逆向工程系统软件，它能允许从已存在的零件或实体模型中产生三维CAD模型。该软件为来自数字化数据的CAD曲面的产生提供了复杂的工具。CopyCAD能够接受来自坐标测量机床的数据，同时跟踪机床和激光扫描器。RapidFormRapidForm是韩国INUS公司出品的全球四大逆向工程软件之一，RapidForm提供了新一代运算模式，可实时将点云数据运算出无接缝的多边形曲面，使它成为3DScan后处理之最佳化的接口。RapidForm也将使您的工作效率提升，使3D扫描设备的运用范围扩大，改善扫描品质。CATIACATIA是法国达索飞机公司开发的高档CAD/CAM软件。CATIA软件以其强大的曲面设计功能而在飞机、汽车、轮船等设计领域享有很高的声誉。CATIA的曲面造型功能体现在它提供了极丰富的造型工具来支持用户的造型需求。比如其特有的高次Bezier曲线曲面功能，次数能达到15，能满足特殊行业对曲面光滑性的苛刻要求。Pro/ENGINEERPro/ENGINEER是PTC公司为工业产品设计提供完整解决方案而推出的CAD/CAM软件。Pro/ENGINEER以参数化设计技术而闻名，目前广泛应用于机械、模具、汽车、航空、航天、家电等工业设计、制造领域。可以实现产品的造型设计、机械设计、模具设计、加工制造、有限元分析、关系数据管理等，是一个全方位的CAD/CAM设计解决平台。逆向工程常用软件及仪器仪器影像式测量仪三维坐标测量仪影像式量测系统，其主要功能包含：几何量测、影像量测，操作方式简单快捷，适合与CAD/CAM或MicrosoftWord、Excel结合进行文书处理。提供基本几何点线圆弧等量测轻而易举影像直接经由计算机屏幕显示观察直接量测存盘量测工件图形化显示，图形可存盘、打印，并可以转成MicrosoftWORD(*.doc)、EXCEL(*.xls)及AUTOCAD(*.dxf)档案格式，工件的对象化可直接对对象进行几何基本运算。主要是打点测量，记录点的数据，测量结果可以直接输出成标准数据文档（IGES或DXF），并可以转成MicrosoftWORD(*.doc)、EXCEL(*.xls)档案格式。逆向工程测量技术及数据处理技巧逆向工程测量技术及数据处理技巧逆向工程测量技术基准的选择基准选择圆孔/圆柱及一平面/端面两平面/端面两圆孔/圆柱一平面/端面及一端点圆孔/圆柱及一端点基准选择原则：选择重要尺寸位置或者重要的定位基准位置逆向工程测量技术及数据处理技巧a.对于简单的零部件只需要进行草图简单的标注总长；b.对于复杂零件要进行拍照进行具体的标注记录及草图记录总体尺寸测量逆向工程测量技术及数据处理技巧实体的剖切如果与原先选择的基准不统一的情况下，应该对其第二基准要进行重新多次测定，并在数据处理时进行修正。注意事项选择重要特征点的剖切面，剖切后能体现最多的特征；剖切过程注意与现在的选择的基准要统一（或尽量统一）；逆向工程测量技术及数据处理技巧量测前置作业影像式或三维测量仪确定原点绝对坐标及（影响）校正如（公司影像式测量仪）操作：打开OVMLitePlus软件。进入后如图所示：当环境窗口出现后，您就可以开始使用本系统了。寻找光学尺的绝对原点目的在确认每次开机的的机械原点是同一点。用鼠标左键点选，系统会出现如下窗口，按下『确定』后，依照指示左右快速移动平台以寻找X轴绝对原点。逆向工程测量技术及数据处理技巧2.当系统跳出如下窗口时，代表X轴绝对原点已经定位完成，按下『确定』。3.系统会出现如下窗口，按下『确定』后，前后快速移动平台以寻找Y轴绝对原点。4.当系统跳出如下窗口时，代表Y轴绝对原点已经定位完成，按下『确定』。逆向工程测量技术及数据处理技巧影像校正线性校正1.首先将校正块置于扫描平台上。2.并按下菜单『影像量测|摄影』开始摄影。3.再来按下菜单『校正处理|影像校正|线性校正』。4.决定镜头要使用的放大倍率，并调好焦距。逆向工程测量技术及数据处理技巧5.选择校正块上面一个合适大小的标准圆（占窗口1/4大小），移动到画面的右上角，用鼠标左键点一下那个圆。6.接着按照箭头提示，将圆移动到画面右下角，用鼠标左键点一下那个圆。7.按照箭头提示，将圆移动到画面左下角，用鼠标左键点一下那个圆。8.按照箭头提示，将圆移动到画面左上角，用鼠标左键点一下那个圆。9.按鼠标右键。10.出现『校正成功』对话框。逆向工程测量技术及数据处理技巧三维坐标测量仪绝对原点定位与影像式测量仪相似测座和测头的介绍逆向工程测量技术及数据处理技巧测座和触发测头测座的A角以7.5°分度从0°旋转到105°A角旋转逆向工程测量技术及数据处理技巧关节旋转测座B角从-180°到180°以7.5°的分度(按順时针、逆时针)旋转B角旋转逆向工程测量技术及数据处理技巧关节旋转测座正如左图机械测头，包括3个电子接触器，当测杆接触物体使测杆偏斜时，至少有一个接触器断开，此是机器的X、Y、Z光柵被读出。这组数值表示此时的测杆球心位置。接触器断开逆向工程测量技术及数据处理技巧触头的调节校正及原理已知直径并且可以溯源到国家基准的标准器。测头校正对所定义测头的有效直径及位置参数进行测量的过程。为了完成这一任务，需要用被校正的测头对一个校验标准进行测量。未知直径和位置的测头逆向工程测量技术及数据处理技巧测头校正在实物基准的每个测量点的球心坐标同它的已知道直径比较。有效的测头直径是通过计算每个测量点所组成的直径与已知直径的差值有效测头半径逆向工程测量技术及数据处理技巧产生测头文件输入测头文件名，然后按回车键，这时测头没被定义显示为高亮度。逆向工程测量技术及数据处理技巧对物件进行按照基准进行固定对物件进行测量测量注意事项1.轮廓选择，选择清晰光滑的轮廓，避免在有缺陷或凹凸不平的轮廓上面测点或者描点2.测量点或者轮廓时，轮廓的位置应该没有遮挡，不容易引起误差的地方。测量逆向工程测量技术及数据处理技巧数据处理技巧简单的数据处理圆数据处理去掉偏差最大的点：做法画通过最多点的圆直线数据处理，二点确定一条直线，按照点的均布在所画直线两侧的方式，取消偏差较大的点圆弧处理：最好能在三维软件上面进行，并能调节圆弧的曲率连续的方式能有效的处理误差在导入进行基准定位，或者坐标偏移，将数据进行合并处理（按照之前选择的基准进行处理）特别是剖切面的零件进行了二次定位一定要进行一定的校准修正。也可以在三维软件上进行调节修正（如视频的对齐）逆向工程测量技术及数据处理技巧去除杂点下图是圆数据杂点去除的示意图表示“好”表示超差杂点测量圆的中心位置50.9225.1850.6825.52使用范例使用范例使用范例1：逆向设计实物测量数据CAD基准对位PRO/E设置坐标导入选择中心孔和一横边端面做基准挪动到坐标点原点挪动到坐标点原点使用范例使用范例2：检验样品1对样品进行测量使用范例2.产生测量文件，dxf或者igs使用范例2.导进同一软件进行对比CAD中进行对比结果使用范例PRO/Engineer中进行对比结果按定位基准设置好坐标导入igs文件导对比分析为电力自动化领域提供最佳解决方案谢谢！