逆向工程頭盔的制作課件

1、1、 逆向工程概述逆向工程概述 2、 逆向工程系統(tǒng)逆向工程系統(tǒng) 3、 Imageware 逆向工程設(shè)計(jì)逆向工程設(shè)計(jì) 4、 UG 逆向工程設(shè)計(jì)逆向工程設(shè)計(jì) 課程總學(xué)時(shí)課程總學(xué)時(shí)36學(xué)時(shí)，其中：學(xué)時(shí)，其中： 課堂教學(xué)課堂教學(xué)18學(xué)時(shí)，學(xué)時(shí)， 教學(xué)實(shí)踐：教學(xué)實(shí)踐：18學(xué)時(shí)，學(xué)時(shí)， （實(shí)驗(yàn)）（實(shí)驗(yàn)）2學(xué)時(shí)，學(xué)時(shí)， （上機(jī)）（上機(jī)）16學(xué)時(shí)。學(xué)時(shí)。 1、 產(chǎn)品的開發(fā)、制造流程產(chǎn)品的開發(fā)、制造流程 2、逆向工程的含義、逆向工程的含義 3、逆向工程的應(yīng)用、逆向工程的應(yīng)用 4、逆向工程的局限性、逆向工程的局限性 1-1 產(chǎn)品的開發(fā)、制造流程產(chǎn)品的開發(fā)、制造流程 產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)的發(fā)展過程：產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)的發(fā)展過程：

2、 1、手工設(shè)計(jì)、手工設(shè)計(jì) 2、計(jì)算機(jī)輔助二維設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助二維設(shè)計(jì) 3、計(jì)算機(jī)輔助三維設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助三維設(shè)計(jì) 4、集成輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)（、集成輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)（CAD/CAM/CAE） 1-2 逆向工程的含義逆向工程的含義 正向產(chǎn)品開發(fā)流程正向產(chǎn)品開發(fā)流程 概念設(shè)計(jì)概念設(shè)計(jì) 正向設(shè)計(jì)正向設(shè)計(jì) 功能功能 設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)人員 模型物化模型物化 正向設(shè)計(jì)正向設(shè)計(jì) 操作人員、操作人員、 NC機(jī)床機(jī)床 數(shù)字化模型數(shù)字化模型 正向設(shè)計(jì)正向設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)人員、設(shè)計(jì)人員、 CAD/CAM系統(tǒng)系統(tǒng) 成品成品 正向設(shè)計(jì)正向設(shè)計(jì) 詳細(xì)設(shè)計(jì)詳細(xì)設(shè)計(jì) 正向設(shè)計(jì)正向設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)人員 1-2 逆向工程的含義逆向工程的含義 逆向

3、工程與正向工程設(shè)計(jì)完全相反，逆向工逆向工程與正向工程設(shè)計(jì)完全相反，逆向工 程技術(shù)是根據(jù)已經(jīng)存在的產(chǎn)品或模型，用一定的程技術(shù)是根據(jù)已經(jīng)存在的產(chǎn)品或模型，用一定的 測(cè)量設(shè)備對(duì)實(shí)物或模型進(jìn)行測(cè)量，獲得三維輪廓測(cè)量設(shè)備對(duì)實(shí)物或模型進(jìn)行測(cè)量，獲得三維輪廓 點(diǎn)數(shù)據(jù)，再根據(jù)測(cè)量得到的數(shù)據(jù)通過三維幾何建點(diǎn)數(shù)據(jù)，再根據(jù)測(cè)量得到的數(shù)據(jù)通過三維幾何建 模的方法重新構(gòu)建實(shí)物的模的方法重新構(gòu)建實(shí)物的CAD模型，反向推出模型，反向推出 產(chǎn)品的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的過程。產(chǎn)品的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的過程。 1-2 逆向工程的含義逆向工程的含義 逆向工程流程逆向工程流程 初始數(shù)據(jù)獲取初始數(shù)據(jù)獲取 逆向設(shè)計(jì)逆向設(shè)計(jì) 樣件樣件 設(shè)計(jì)、操作人員、測(cè)量系統(tǒng)

4、設(shè)計(jì)、操作人員、測(cè)量系統(tǒng) 模型物化模型物化 逆向設(shè)計(jì)逆向設(shè)計(jì) 操作人員、操作人員、 NC機(jī)床機(jī)床 成品成品 逆向設(shè)計(jì)逆向設(shè)計(jì) 數(shù)字化模型數(shù)字化模型 逆向設(shè)計(jì)逆向設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)人員、設(shè)計(jì)人員、 CAD/CAM系統(tǒng)系統(tǒng) 1-2 逆向工程的含義逆向工程的含義 逆向工程流程逆向工程流程 1-2 逆向工程的含義逆向工程的含義 逆向工程流程逆向工程流程 1-2 逆向工程的含義逆向工程的含義 逆向工程流程逆向工程流程 1-3 逆向工程的應(yīng)用逆向工程的應(yīng)用 1、新產(chǎn)品設(shè)計(jì)，主要用于產(chǎn)品的改型或新型設(shè)計(jì)。、新產(chǎn)品設(shè)計(jì)，主要用于產(chǎn)品的改型或新型設(shè)計(jì)。 2、在對(duì)產(chǎn)品外形的美學(xué)有特別要求的領(lǐng)域。、在對(duì)產(chǎn)品外形的美學(xué)有特別

5、要求的領(lǐng)域。 3、在設(shè)計(jì)需要通過實(shí)驗(yàn)測(cè)試才能定型的產(chǎn)品模型。、在設(shè)計(jì)需要通過實(shí)驗(yàn)測(cè)試才能定型的產(chǎn)品模型。 4、已有零件的復(fù)制，再現(xiàn)原產(chǎn)品的設(shè)計(jì)意圖。、已有零件的復(fù)制，再現(xiàn)原產(chǎn)品的設(shè)計(jì)意圖。 5、損壞或磨損零件的還原。、損壞或磨損零件的還原。 6、代替難用基本幾何來表達(dá)的產(chǎn)品。、代替難用基本幾何來表達(dá)的產(chǎn)品。 7、數(shù)字化模型的檢測(cè)。、數(shù)字化模型的檢測(cè)。 1-4 逆向工程的局限性逆向工程的局限性 逆向工程最突出的問題是客觀模型與逆向工程最突出的問題是客觀模型與CAD模型之間的造模型之間的造 型誤差。型誤差。 影響誤差的原因可分為以下影響誤差的原因可分為以下4個(gè)主要因素。個(gè)主要因素。 1、從測(cè)量設(shè)備

6、來說，不管是接觸式還是非接觸式的，測(cè)、從測(cè)量設(shè)備來說，不管是接觸式還是非接觸式的，測(cè) 量設(shè)備都會(huì)有一定的誤差。量設(shè)備都會(huì)有一定的誤差。 2、CAD曲面重建會(huì)有誤差。曲面重建會(huì)有誤差。 3、在產(chǎn)品加工中會(huì)產(chǎn)生誤差，因?yàn)榧庸な菑膮?shù)模型到、在產(chǎn)品加工中會(huì)產(chǎn)生誤差，因?yàn)榧庸な菑膮?shù)模型到 實(shí)際模型的又一次近似。實(shí)際模型的又一次近似。 4、從采集點(diǎn)數(shù)據(jù)到加工成品的過程中有不同的操作者和、從采集點(diǎn)數(shù)據(jù)到加工成品的過程中有不同的操作者和 設(shè)計(jì)人員參與，在整個(gè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造過程中會(huì)產(chǎn)生人員設(shè)計(jì)人員參與，在整個(gè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造過程中會(huì)產(chǎn)生人員 的主觀誤差。的主觀誤差。 1-4 逆向工程的局限性逆向工程的局限性

7、逆向工程其他的局限性還有：逆向工程其他的局限性還有： 1、如何從點(diǎn)數(shù)據(jù)資料進(jìn)行分割曲面和規(guī)劃曲面，需要工、如何從點(diǎn)數(shù)據(jù)資料進(jìn)行分割曲面和規(guī)劃曲面，需要工 程技術(shù)人員的判斷，無法參數(shù)化，或以數(shù)值量化；程技術(shù)人員的判斷，無法參數(shù)化，或以數(shù)值量化； 2、曲面構(gòu)建完成后，需要再對(duì)比確認(rèn)，若點(diǎn)數(shù)據(jù)和曲面、曲面構(gòu)建完成后，需要再對(duì)比確認(rèn)，若點(diǎn)數(shù)據(jù)和曲面 的誤差超過允許范圍，則需要微調(diào)曲面，所化時(shí)間較多；的誤差超過允許范圍，則需要微調(diào)曲面，所化時(shí)間較多； 3、目前的、目前的CAD/CAM/CAE軟件仍無法以參數(shù)化的方式構(gòu)軟件仍無法以參數(shù)化的方式構(gòu) 建曲面建曲面CAD模型，因此在修改、變動(dòng)曲面時(shí)，相鄰的曲面模

8、型，因此在修改、變動(dòng)曲面時(shí)，相鄰的曲面 也需要修改。也需要修改。 1、 逆向工程測(cè)量系統(tǒng)逆向工程測(cè)量系統(tǒng) 2、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng) 3、模型重建系統(tǒng)、模型重建系統(tǒng) 4、產(chǎn)品制造系統(tǒng)、產(chǎn)品制造系統(tǒng) 2-1 逆向工程測(cè)量系統(tǒng)逆向工程測(cè)量系統(tǒng) 一、一、概述：概述： 數(shù)據(jù)測(cè)量，又稱產(chǎn)品表面數(shù)字化，是指通過數(shù)據(jù)測(cè)量，又稱產(chǎn)品表面數(shù)字化，是指通過 特定的測(cè)量設(shè)備和測(cè)量方法，將物體的表面形狀特定的測(cè)量設(shè)備和測(cè)量方法，將物體的表面形狀 轉(zhuǎn)換成離散的幾何點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上，就轉(zhuǎn)換成離散的幾何點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上，就 可以進(jìn)行復(fù)雜曲面的建模、評(píng)價(jià)、改進(jìn)和制造。可以進(jìn)行復(fù)雜曲面的建模、評(píng)價(jià)、改進(jìn)和制造。

9、 2-1 逆向工程測(cè)量系統(tǒng)逆向工程測(cè)量系統(tǒng) 目前用來采集物體表面數(shù)據(jù)的測(cè)量設(shè)備和方目前用來采集物體表面數(shù)據(jù)的測(cè)量設(shè)備和方 法多種多樣，其原理也各不相同。法多種多樣，其原理也各不相同。 根據(jù)測(cè)量探頭是否和零件表面接觸，逆向工程中物體根據(jù)測(cè)量探頭是否和零件表面接觸，逆向工程中物體 表面三維數(shù)據(jù)的獲取方法基本上可以分為兩大類：表面三維數(shù)據(jù)的獲取方法基本上可以分為兩大類：即接即接 觸式和非接觸式觸式和非接觸式。根據(jù)測(cè)頭的不同，接觸式又可分為。根據(jù)測(cè)頭的不同，接觸式又可分為觸觸 發(fā)式和連續(xù)式發(fā)式和連續(xù)式；非接觸式按其原理不同，又可分為；非接觸式按其原理不同，又可分為光學(xué)光學(xué) 式和非光學(xué)式式和非光學(xué)式。

10、2-1 逆向工程測(cè)量系統(tǒng)逆向工程測(cè)量系統(tǒng) 二、二、接觸式測(cè)量：接觸式測(cè)量： 在接觸式測(cè)量方法中，三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)是應(yīng)用最在接觸式測(cè)量方法中，三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)是應(yīng)用最 為廣泛的一種測(cè)量設(shè)備。測(cè)量時(shí)可根據(jù)實(shí)物的特為廣泛的一種測(cè)量設(shè)備。測(cè)量時(shí)可根據(jù)實(shí)物的特 征和測(cè)量的要求選擇側(cè)頭及其方向，確定測(cè)量點(diǎn)征和測(cè)量的要求選擇側(cè)頭及其方向，確定測(cè)量點(diǎn) 數(shù)及其分布，然后確定測(cè)量路徑。數(shù)及其分布，然后確定測(cè)量路徑。 2-1 逆向工程測(cè)量系統(tǒng)逆向工程測(cè)量系統(tǒng) 二、二、接觸式測(cè)量：接觸式測(cè)量： 1、三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的組成、三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的組成 主機(jī)機(jī)械系統(tǒng)主機(jī)機(jī)械系統(tǒng) 側(cè)頭系統(tǒng)側(cè)頭系統(tǒng) 電氣控制系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng) 數(shù)據(jù)處理軟件系統(tǒng)數(shù)

11、據(jù)處理軟件系統(tǒng) 2-1 逆向工程測(cè)量系統(tǒng)逆向工程測(cè)量系統(tǒng) 二、二、接觸式測(cè)量：接觸式測(cè)量： 2、三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的原理、三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的原理 將被測(cè)物體置于三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的工作臺(tái)上，通過手動(dòng)或自動(dòng)對(duì)物將被測(cè)物體置于三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的工作臺(tái)上，通過手動(dòng)或自動(dòng)對(duì)物 體進(jìn)行逐點(diǎn)檢測(cè)，將物體測(cè)量點(diǎn)的坐標(biāo)位置經(jīng)計(jì)算機(jī)處理成被測(cè)物體進(jìn)行逐點(diǎn)檢測(cè)，將物體測(cè)量點(diǎn)的坐標(biāo)位置經(jīng)計(jì)算機(jī)處理成被測(cè)物 體的幾何尺寸和空間的的相互位置關(guān)系。體的幾何尺寸和空間的的相互位置關(guān)系。 2-1 逆向工程測(cè)量系統(tǒng)逆向工程測(cè)量系統(tǒng) 二、二、接觸式測(cè)量：接觸式測(cè)量： 3、三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的使用步驟、三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的使用步驟 2-1 逆向工程測(cè)量系統(tǒng)逆向工

12、程測(cè)量系統(tǒng) 二、二、接觸式測(cè)量：接觸式測(cè)量： 4、三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的分類、三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的分類 根據(jù)測(cè)量機(jī)上測(cè)頭安置的方位根據(jù)測(cè)量機(jī)上測(cè)頭安置的方位 垂直式垂直式 水平式水平式 便攜式便攜式 2-1 逆向工程測(cè)量系統(tǒng)逆向工程測(cè)量系統(tǒng) 二、二、接觸式測(cè)量：接觸式測(cè)量： 5、接觸式三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)、接觸式三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn) 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： （1）測(cè)量速度較慢。）測(cè)量速度較慢。 （2）測(cè)量探頭容易磨損。）測(cè)量探頭容易磨損。 （3）操作不當(dāng)，會(huì)損壞工件表面或測(cè)量機(jī)。）操作不當(dāng)，會(huì)損壞工件表面或測(cè)量機(jī)。 （4）對(duì)一些小尺寸的內(nèi)部結(jié)構(gòu)測(cè)量存在著局限性。）對(duì)一些小尺寸的內(nèi)部結(jié)構(gòu)測(cè)量存在著局限性。 （5）需要做

13、測(cè)頭補(bǔ)正動(dòng)作。）需要做測(cè)頭補(bǔ)正動(dòng)作。 （6）測(cè)頭一定時(shí)，由于慣性造成測(cè)量誤差。）測(cè)頭一定時(shí)，由于慣性造成測(cè)量誤差。 2-1 逆向工程測(cè)量系統(tǒng)逆向工程測(cè)量系統(tǒng) 三、非接觸式測(cè)量：三、非接觸式測(cè)量： 非接觸式設(shè)備是利用某種與物體表面發(fā)生相互作用的非接觸式設(shè)備是利用某種與物體表面發(fā)生相互作用的 物理現(xiàn)象，如聲、光、電磁等，來獲取物體表面的三維物理現(xiàn)象，如聲、光、電磁等，來獲取物體表面的三維 坐標(biāo)信息。其中以應(yīng)用光學(xué)原理發(fā)展氣流的測(cè)量方法應(yīng)坐標(biāo)信息。其中以應(yīng)用光學(xué)原理發(fā)展氣流的測(cè)量方法應(yīng) 用最為廣泛。用最為廣泛。 隨著隨著“光機(jī)電一體化光機(jī)電一體化”技術(shù)的發(fā)展，結(jié)合了計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，結(jié)合了計(jì)算機(jī) 、

14、圖像處理、激光技術(shù)以及精密機(jī)械的、圖像處理、激光技術(shù)以及精密機(jī)械的三維激光掃描機(jī)三維激光掃描機(jī) 逐漸成為逆向工程中測(cè)量設(shè)備的主流。逐漸成為逆向工程中測(cè)量設(shè)備的主流。 2-1 逆向工程測(cè)量系統(tǒng)逆向工程測(cè)量系統(tǒng) 三、非接觸式測(cè)量：三、非接觸式測(cè)量： 2-1 逆向工程測(cè)量系統(tǒng)逆向工程測(cè)量系統(tǒng) 三、非接觸式測(cè)量：三、非接觸式測(cè)量： 1、三維激光掃描機(jī)的組成、三維激光掃描機(jī)的組成 光源發(fā)生器光源發(fā)生器 CCD圖像采集系統(tǒng)圖像采集系統(tǒng) 掃描測(cè)試平臺(tái)掃描測(cè)試平臺(tái) 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng) 2-1 逆向工程測(cè)量系統(tǒng)逆向工程測(cè)量系統(tǒng) 三、非接觸式測(cè)量：三、非接觸式測(cè)量： 2、三維激光掃描機(jī)的工作原理、三維激光掃

15、描機(jī)的工作原理 利用光源與光敏元件之間的位置和角度關(guān)系來計(jì)算零利用光源與光敏元件之間的位置和角度關(guān)系來計(jì)算零 件表面點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)。其基本原理是：利用具有規(guī)則幾件表面點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)。其基本原理是：利用具有規(guī)則幾 何形狀的激光，投影到被測(cè)量表面，形成的漫光反射光何形狀的激光，投影到被測(cè)量表面，形成的漫光反射光 點(diǎn)（光帶）的圖像，被安置于某一空間位置的圖像傳感點(diǎn)（光帶）的圖像，被安置于某一空間位置的圖像傳感 器吸收，根據(jù)光點(diǎn)（光帶）在物體上成像的偏移，通過器吸收，根據(jù)光點(diǎn)（光帶）在物體上成像的偏移，通過 被測(cè)物體基平面、像點(diǎn)、像距等之間的關(guān)系，按三角幾被測(cè)物體基平面、像點(diǎn)、像距等之間的關(guān)系，按三角幾

16、何原理即可測(cè)量出被測(cè)物體的空間坐標(biāo)。何原理即可測(cè)量出被測(cè)物體的空間坐標(biāo)。 2-1 逆向工程測(cè)量系統(tǒng)逆向工程測(cè)量系統(tǒng) 三、非接觸式測(cè)量：三、非接觸式測(cè)量： 2、三維激光掃描機(jī)的工作原理、三維激光掃描機(jī)的工作原理 根據(jù)入射光的不同，以三角法為原理的測(cè)量方法可分為點(diǎn)光測(cè)量根據(jù)入射光的不同，以三角法為原理的測(cè)量方法可分為點(diǎn)光測(cè)量 、線光測(cè)量和面光測(cè)量三種、線光測(cè)量和面光測(cè)量三種. （1）點(diǎn)光源測(cè)量法。）點(diǎn)光源測(cè)量法。 2-1 逆向工程測(cè)量系統(tǒng)逆向工程測(cè)量系統(tǒng) 三、非接觸式測(cè)量：三、非接觸式測(cè)量： 2、三維激光掃描機(jī)的工作原理、三維激光掃描機(jī)的工作原理 根據(jù)入射光的不同，以三角法為原理的測(cè)量方法可分為點(diǎn)

17、光測(cè)量根據(jù)入射光的不同，以三角法為原理的測(cè)量方法可分為點(diǎn)光測(cè)量 、線光測(cè)量和面光測(cè)量三種、線光測(cè)量和面光測(cè)量三種. （2）線光源測(cè)量法。）線光源測(cè)量法。 2-1 逆向工程測(cè)量系統(tǒng)逆向工程測(cè)量系統(tǒng) 三、非接觸式測(cè)量：三、非接觸式測(cè)量： 2、三維激光掃描機(jī)的工作原理、三維激光掃描機(jī)的工作原理 根據(jù)入射光的不同，以三角法為原理的測(cè)量方法可分為點(diǎn)光測(cè)量根據(jù)入射光的不同，以三角法為原理的測(cè)量方法可分為點(diǎn)光測(cè)量 、線光測(cè)量和面光測(cè)量三種、線光測(cè)量和面光測(cè)量三種. （3）面光源測(cè)量法。）面光源測(cè)量法。 2-1 逆向工程測(cè)量系統(tǒng)逆向工程測(cè)量系統(tǒng) 三、非接觸式測(cè)量：三、非接觸式測(cè)量： 3、三維激光掃描機(jī)的操作過

18、程、三維激光掃描機(jī)的操作過程 2-1 逆向工程測(cè)量系統(tǒng)逆向工程測(cè)量系統(tǒng) 三、非接觸式測(cè)量：三、非接觸式測(cè)量： 4、三維激光掃描機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)、三維激光掃描機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： （1）不必做探頭半徑補(bǔ)償，因?yàn)榧す夤恻c(diǎn)位置就是工）不必做探頭半徑補(bǔ)償，因?yàn)榧す夤恻c(diǎn)位置就是工 件表面的位置。件表面的位置。 （2）測(cè)量速度非常快，不必像接觸觸發(fā)探頭那樣逐點(diǎn)）測(cè)量速度非常快，不必像接觸觸發(fā)探頭那樣逐點(diǎn) 進(jìn)行測(cè)量。進(jìn)行測(cè)量。 （3）可之間測(cè)量材質(zhì)較軟的產(chǎn)品，如塑膠薄件、不可）可之間測(cè)量材質(zhì)較軟的產(chǎn)品，如塑膠薄件、不可 接觸等高精密物件。接觸等高精密物件。 2-1 逆向工程測(cè)量系統(tǒng)逆向工程測(cè)量系統(tǒng) 三、非接觸

19、式測(cè)量：三、非接觸式測(cè)量： 4、三維激光掃描機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)、三維激光掃描機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn) 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： （1）測(cè)量精度較差。）測(cè)量精度較差。 （2）因非接觸式探頭大多是接收工件表面的反射光或散射光，易）因非接觸式探頭大多是接收工件表面的反射光或散射光，易 受工件表面的反射特性的影響，受工件表面的反射特性的影響， （3）測(cè)量時(shí)易受環(huán)境光源影響，所以一般盡量在不受光源影響的）測(cè)量時(shí)易受環(huán)境光源影響，所以一般盡量在不受光源影響的 環(huán)境下測(cè)量。環(huán)境下測(cè)量。 （4）非接觸式測(cè)量只做工件輪廓坐標(biāo)點(diǎn)的大量取樣，對(duì)邊線處理）非接觸式測(cè)量只做工件輪廓坐標(biāo)點(diǎn)的大量取樣，對(duì)邊線處理 、凹孔處理以及不連續(xù)形狀的處理較困難。、凹

20、孔處理以及不連續(xù)形狀的處理較困難。 （5）測(cè)量角度必須要盡量垂直于被測(cè)表面，當(dāng)角度過大時(shí)，誤差）測(cè)量角度必須要盡量垂直于被測(cè)表面，當(dāng)角度過大時(shí)，誤差 會(huì)增大。會(huì)增大。 2-1 逆向工程測(cè)量系統(tǒng)逆向工程測(cè)量系統(tǒng) 四、測(cè)量方式的選擇：四、測(cè)量方式的選擇： 數(shù)據(jù)采集的方式應(yīng)滿足下面這些要求：數(shù)據(jù)采集的方式應(yīng)滿足下面這些要求： （1）采集精度應(yīng)滿足工程的實(shí)際需要，如汽車工業(yè)，）采集精度應(yīng)滿足工程的實(shí)際需要，如汽車工業(yè)， 其最終的整體符合精度不能低于其最終的整體符合精度不能低于0.1mm/m； （2）采集速度要快，盡量減少測(cè)量在整個(gè)逆向工程中）采集速度要快，盡量減少測(cè)量在整個(gè)逆向工程中 所占有的時(shí)間；所

21、占有的時(shí)間； （3）數(shù)據(jù)采集要完整，不能有缺漏，以免給后期的曲）數(shù)據(jù)采集要完整，不能有缺漏，以免給后期的曲 面重構(gòu)帶來障礙；面重構(gòu)帶來障礙； （4）數(shù)據(jù)采集過程中不能破壞原形；）數(shù)據(jù)采集過程中不能破壞原形； （5）降低測(cè)量成本；）降低測(cè)量成本； 2-2 逆向工程數(shù)據(jù)預(yù)處理系統(tǒng)逆向工程數(shù)據(jù)預(yù)處理系統(tǒng) 非接觸式測(cè)量方法的應(yīng)用越來越廣，這種非接觸式測(cè)量方法的應(yīng)用越來越廣，這種 測(cè)量方法測(cè)得的數(shù)據(jù)非常龐大，并常常帶有測(cè)量方法測(cè)得的數(shù)據(jù)非常龐大，并常常帶有 許多的雜點(diǎn)、噪聲點(diǎn)，影響后續(xù)曲線、曲面許多的雜點(diǎn)、噪聲點(diǎn)，影響后續(xù)曲線、曲面 的重構(gòu)。因此，需要在曲面重構(gòu)前，對(duì)點(diǎn)云的重構(gòu)。因此，需要在曲面重構(gòu)前，

22、對(duì)點(diǎn)云 進(jìn)行一些必要的處理，以獲得滿意的數(shù)據(jù)，進(jìn)行一些必要的處理，以獲得滿意的數(shù)據(jù)， 即為點(diǎn)云的預(yù)處理。即為點(diǎn)云的預(yù)處理。 2-2 逆向工程數(shù)據(jù)預(yù)處理系統(tǒng)逆向工程數(shù)據(jù)預(yù)處理系統(tǒng) 數(shù)據(jù)預(yù)處理流程數(shù)據(jù)預(yù)處理流程 點(diǎn)云的預(yù)處理：點(diǎn)云的預(yù)處理： 點(diǎn)云的拼合點(diǎn)云的拼合 點(diǎn)云的過濾點(diǎn)云的過濾 數(shù)據(jù)精簡(jiǎn)數(shù)據(jù)精簡(jiǎn) 點(diǎn)云分塊點(diǎn)云分塊 2-2 逆向工程數(shù)據(jù)預(yù)處理系統(tǒng)逆向工程數(shù)據(jù)預(yù)處理系統(tǒng) 一、點(diǎn)云的對(duì)齊一、點(diǎn)云的對(duì)齊 ： 2-2 逆向工程數(shù)據(jù)預(yù)處理系統(tǒng)逆向工程數(shù)據(jù)預(yù)處理系統(tǒng) 一、點(diǎn)云的對(duì)齊一、點(diǎn)云的對(duì)齊 ： 從各個(gè)視覺分塊測(cè)量得到多個(gè)獨(dú)立的點(diǎn)云，稱為從各個(gè)視覺分塊測(cè)量得到多個(gè)獨(dú)立的點(diǎn)云，稱為 多視點(diǎn)云。由于在測(cè)量

23、不同的區(qū)域時(shí)，都是在測(cè)量位多視點(diǎn)云。由于在測(cè)量不同的區(qū)域時(shí)，都是在測(cè)量位 置對(duì)應(yīng)的局部坐標(biāo)系下進(jìn)行的，多次測(cè)量所對(duì)應(yīng)的局置對(duì)應(yīng)的局部坐標(biāo)系下進(jìn)行的，多次測(cè)量所對(duì)應(yīng)的局 部坐標(biāo)系是不一致的，必須把各次測(cè)量對(duì)應(yīng)的局部坐部坐標(biāo)系是不一致的，必須把各次測(cè)量對(duì)應(yīng)的局部坐 標(biāo)系統(tǒng)一到同一坐標(biāo)系，并消除兩次測(cè)量間的重疊部標(biāo)系統(tǒng)一到同一坐標(biāo)系，并消除兩次測(cè)量間的重疊部 分，以得到被測(cè)物體表面的完整數(shù)據(jù)，這個(gè)處理過程分，以得到被測(cè)物體表面的完整數(shù)據(jù)，這個(gè)處理過程 即為多視數(shù)據(jù)的對(duì)齊。即為多視數(shù)據(jù)的對(duì)齊。 2-2 逆向工程數(shù)據(jù)預(yù)處理系統(tǒng)逆向工程數(shù)據(jù)預(yù)處理系統(tǒng) 一、點(diǎn)云的對(duì)齊一、點(diǎn)云的對(duì)齊 ： 1、對(duì)齊的方法、對(duì)齊

24、的方法 一般采用三個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)對(duì)齊法。一般采用三個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)對(duì)齊法。 測(cè)量時(shí)，在零件上設(shè)立基準(zhǔn)點(diǎn)，取不同位置的三測(cè)量時(shí)，在零件上設(shè)立基準(zhǔn)點(diǎn)，取不同位置的三 個(gè)點(diǎn)，用記號(hào)標(biāo)記，在測(cè)量零件表面數(shù)據(jù)時(shí)，如果需個(gè)點(diǎn)，用記號(hào)標(biāo)記，在測(cè)量零件表面數(shù)據(jù)時(shí)，如果需 變動(dòng)零件位置，每次變動(dòng)必須重復(fù)測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)；模型變動(dòng)零件位置，每次變動(dòng)必須重復(fù)測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)；模型 要求裝配建模的，應(yīng)分別測(cè)量零件狀態(tài)和裝配狀態(tài)下要求裝配建模的，應(yīng)分別測(cè)量零件狀態(tài)和裝配狀態(tài)下 的基準(zhǔn)點(diǎn)。的基準(zhǔn)點(diǎn)。 在不同測(cè)量坐標(biāo)下得到的數(shù)據(jù)，通過將三個(gè)基準(zhǔn)在不同測(cè)量坐標(biāo)下得到的數(shù)據(jù)，通過將三個(gè)基準(zhǔn) 點(diǎn)移動(dòng)對(duì)齊，就能將數(shù)據(jù)統(tǒng)一在一個(gè)造型坐標(biāo)下。點(diǎn)移動(dòng)對(duì)齊，就能將

25、數(shù)據(jù)統(tǒng)一在一個(gè)造型坐標(biāo)下。 2-2 逆向工程數(shù)據(jù)預(yù)處理系統(tǒng)逆向工程數(shù)據(jù)預(yù)處理系統(tǒng) 一、點(diǎn)云的對(duì)齊一、點(diǎn)云的對(duì)齊 ： 2、精度分析、精度分析 基準(zhǔn)點(diǎn)的選擇及測(cè)量應(yīng)遵循下列原則：基準(zhǔn)點(diǎn)的選擇及測(cè)量應(yīng)遵循下列原則： （1）當(dāng)誤差相同時(shí)，三點(diǎn)構(gòu)成的三角形的面積越大，相對(duì)誤差越小，即）當(dāng)誤差相同時(shí)，三點(diǎn)構(gòu)成的三角形的面積越大，相對(duì)誤差越小，即 基準(zhǔn)點(diǎn)的選擇距離越遠(yuǎn)，測(cè)量誤差對(duì)數(shù)據(jù)對(duì)齊的影響越??；基準(zhǔn)點(diǎn)的選擇距離越遠(yuǎn)，測(cè)量誤差對(duì)數(shù)據(jù)對(duì)齊的影響越小； （2）為使各個(gè)點(diǎn)的影響相同，相對(duì)誤差趨于相等，基準(zhǔn)點(diǎn)的選取應(yīng)盡量）為使各個(gè)點(diǎn)的影響相同，相對(duì)誤差趨于相等，基準(zhǔn)點(diǎn)的選取應(yīng)盡量 接近等邊三角形；接近等邊三角形；

26、 （3）基準(zhǔn)點(diǎn)的位置應(yīng)盡量選擇在探頭容易接觸和不會(huì)產(chǎn)生變形的地方，）基準(zhǔn)點(diǎn)的位置應(yīng)盡量選擇在探頭容易接觸和不會(huì)產(chǎn)生變形的地方， 位置標(biāo)記記號(hào)應(yīng)盡可能小，這樣可以使每次探頭的觸點(diǎn)落在相同的位置，位置標(biāo)記記號(hào)應(yīng)盡可能小，這樣可以使每次探頭的觸點(diǎn)落在相同的位置， 減小視覺誤差；減小視覺誤差； （4）同一基準(zhǔn)點(diǎn)的測(cè)量，探頭應(yīng)盡量在同一方向接觸，按相同方式補(bǔ)償）同一基準(zhǔn)點(diǎn)的測(cè)量，探頭應(yīng)盡量在同一方向接觸，按相同方式補(bǔ)償 ；同時(shí)，應(yīng)反復(fù)測(cè)量幾次，取幾次測(cè)量的平均值；多次測(cè)量應(yīng)經(jīng)歷在相同；同時(shí)，應(yīng)反復(fù)測(cè)量幾次，取幾次測(cè)量的平均值；多次測(cè)量應(yīng)經(jīng)歷在相同 的環(huán)境中完成。的環(huán)境中完成。 2-2 逆向工程數(shù)據(jù)預(yù)處理

27、系統(tǒng)逆向工程數(shù)據(jù)預(yù)處理系統(tǒng) 二、數(shù)據(jù)平滑、精簡(jiǎn)及誤差點(diǎn)的識(shí)別和去除二、數(shù)據(jù)平滑、精簡(jiǎn)及誤差點(diǎn)的識(shí)別和去除 ： 1、誤差點(diǎn)的識(shí)別和去除、誤差點(diǎn)的識(shí)別和去除 采用不同測(cè)量方式，得到的點(diǎn)云數(shù)據(jù)會(huì)成呈現(xiàn)出不同的分布特征采用不同測(cè)量方式，得到的點(diǎn)云數(shù)據(jù)會(huì)成呈現(xiàn)出不同的分布特征 。在工程實(shí)現(xiàn)中常見的有掃描線點(diǎn)云和散亂點(diǎn)云兩種。在工程實(shí)現(xiàn)中常見的有掃描線點(diǎn)云和散亂點(diǎn)云兩種。 2-2 逆向工程數(shù)據(jù)預(yù)處理系統(tǒng)逆向工程數(shù)據(jù)預(yù)處理系統(tǒng) 二、數(shù)據(jù)平滑、精簡(jiǎn)及誤差點(diǎn)的識(shí)別和去除二、數(shù)據(jù)平滑、精簡(jiǎn)及誤差點(diǎn)的識(shí)別和去除 ： 1、誤差點(diǎn)的識(shí)別和去除、誤差點(diǎn)的識(shí)別和去除 類 型特 征 描 述測(cè)量方式 散亂點(diǎn) 云 測(cè)量點(diǎn)沒有明顯

28、的幾何分 布特征，呈散亂無序狀態(tài) CMM、激光測(cè)量 隨機(jī)掃描 掃描線 點(diǎn)云 點(diǎn)云有一組掃描線組成， 掃描線上的所有點(diǎn)位于掃 描平面內(nèi) CMM、激光點(diǎn)光 源測(cè)量系統(tǒng)沿直線 掃描和線光源測(cè)量 系統(tǒng)掃描 2-2 逆向工程數(shù)據(jù)預(yù)處理系統(tǒng)逆向工程數(shù)據(jù)預(yù)處理系統(tǒng) 二、數(shù)據(jù)平滑、精簡(jiǎn)及誤差點(diǎn)的識(shí)別和去除二、數(shù)據(jù)平滑、精簡(jiǎn)及誤差點(diǎn)的識(shí)別和去除 ： 1、誤差點(diǎn)的識(shí)別和去除、誤差點(diǎn)的識(shí)別和去除 （1）掃描線點(diǎn)云）掃描線點(diǎn)云 直觀檢查法。通過觀察點(diǎn)云圖形，用肉眼直接將與截面數(shù)據(jù)點(diǎn)集偏離較直觀檢查法。通過觀察點(diǎn)云圖形，用肉眼直接將與截面數(shù)據(jù)點(diǎn)集偏離較 大的點(diǎn)，或存在于屏幕上的孤點(diǎn)剔除。大的點(diǎn)，或存在于屏幕上的孤點(diǎn)剔除

29、。 曲線檢查法。通過截面數(shù)據(jù)的首末數(shù)據(jù)點(diǎn)，用最小二乘法擬合一條樣條曲線檢查法。通過截面數(shù)據(jù)的首末數(shù)據(jù)點(diǎn)，用最小二乘法擬合一條樣條 曲線，曲線的階次可根據(jù)曲面截面的形狀設(shè)定，通常為曲線，曲線的階次可根據(jù)曲面截面的形狀設(shè)定，通常為34階，然后分別階，然后分別 計(jì)算中間數(shù)據(jù)點(diǎn)到樣條曲線的歐式距離，如果計(jì)算中間數(shù)據(jù)點(diǎn)到樣條曲線的歐式距離，如果 ，則認(rèn)為，則認(rèn)為Pi是壞點(diǎn)，是壞點(diǎn)， 應(yīng)予剔除應(yīng)予剔除 。 e 2-2 逆向工程數(shù)據(jù)預(yù)處理系統(tǒng)逆向工程數(shù)據(jù)預(yù)處理系統(tǒng) 二、數(shù)據(jù)平滑、精簡(jiǎn)及誤差點(diǎn)的識(shí)別和去除二、數(shù)據(jù)平滑、精簡(jiǎn)及誤差點(diǎn)的識(shí)別和去除 ： 1、誤差點(diǎn)的識(shí)別和去除、誤差點(diǎn)的識(shí)別和去除 e （1）掃描線點(diǎn)

30、云）掃描線點(diǎn)云 弦高差方法。連接檢查點(diǎn)前后兩點(diǎn)，計(jì)算弦高差方法。連接檢查點(diǎn)前后兩點(diǎn)，計(jì)算Pi到弦的距離，同樣如果到弦的距離，同樣如果 ，則認(rèn)為，則認(rèn)為Pi是壞點(diǎn)，應(yīng)予剔除。這種方法適用于測(cè)量點(diǎn)均勻分布且點(diǎn)較密是壞點(diǎn)，應(yīng)予剔除。這種方法適用于測(cè)量點(diǎn)均勻分布且點(diǎn)較密 集的場(chǎng)合，特別是在曲率變換比較大的位置，集的場(chǎng)合，特別是在曲率變換比較大的位置， 2-2 逆向工程數(shù)據(jù)預(yù)處理系統(tǒng)逆向工程數(shù)據(jù)預(yù)處理系統(tǒng) 二、數(shù)據(jù)平滑、精簡(jiǎn)及誤差點(diǎn)的識(shí)別和去除二、數(shù)據(jù)平滑、精簡(jiǎn)及誤差點(diǎn)的識(shí)別和去除 ： 1、誤差點(diǎn)的識(shí)別和去除、誤差點(diǎn)的識(shí)別和去除 （2）散亂點(diǎn)云）散亂點(diǎn)云 對(duì)于散亂點(diǎn)云，點(diǎn)與點(diǎn)之間不存在拓?fù)潢P(guān)系，必須首先

31、在點(diǎn)與對(duì)于散亂點(diǎn)云，點(diǎn)與點(diǎn)之間不存在拓?fù)潢P(guān)系，必須首先在點(diǎn)與 點(diǎn)之間建立拓?fù)潢P(guān)系。一般借助于三角網(wǎng)格模型來建立散亂點(diǎn)云數(shù)點(diǎn)之間建立拓?fù)潢P(guān)系。一般借助于三角網(wǎng)格模型來建立散亂點(diǎn)云數(shù) 據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系。據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系。 根據(jù)兩個(gè)簡(jiǎn)單的判斷法則來識(shí)別：三角面片的縱橫比；局部頂根據(jù)兩個(gè)簡(jiǎn)單的判斷法則來識(shí)別：三角面片的縱橫比；局部頂 點(diǎn)方向曲率。點(diǎn)方向曲率。 三角面片的縱橫比定義為最長(zhǎng)邊和最短邊的長(zhǎng)度比值。三角面片的縱橫比定義為最長(zhǎng)邊和最短邊的長(zhǎng)度比值。 假定點(diǎn)云所描述的是光順曲面，方向曲率定義為與該頂點(diǎn)相交假定點(diǎn)云所描述的是光順曲面，方向曲率定義為與該頂點(diǎn)相交 的三角面片的單位法相矢量沿的三角面片的單位法相

32、矢量沿x、y方向的投影變化。方向的投影變化。 2-2 逆向工程數(shù)據(jù)預(yù)處理系統(tǒng)逆向工程數(shù)據(jù)預(yù)處理系統(tǒng) 二、數(shù)據(jù)平滑、精簡(jiǎn)及誤差點(diǎn)的識(shí)別和去除二、數(shù)據(jù)平滑、精簡(jiǎn)及誤差點(diǎn)的識(shí)別和去除 ： 2、數(shù)據(jù)平滑、數(shù)據(jù)平滑 平滑處理的方法：平滑處理的方法： 平均法、五點(diǎn)三次平滑法、樣條函數(shù)法。平均法、五點(diǎn)三次平滑法、樣條函數(shù)法。 2-2 逆向工程數(shù)據(jù)預(yù)處理系統(tǒng)逆向工程數(shù)據(jù)預(yù)處理系統(tǒng) 二、數(shù)據(jù)平滑、精簡(jiǎn)及誤差點(diǎn)的識(shí)別和去除二、數(shù)據(jù)平滑、精簡(jiǎn)及誤差點(diǎn)的識(shí)別和去除 ： 3、數(shù)據(jù)精簡(jiǎn)、數(shù)據(jù)精簡(jiǎn) 目前激光掃描機(jī)在逆向工程數(shù)據(jù)測(cè)量方面有取代三坐目前激光掃描機(jī)在逆向工程數(shù)據(jù)測(cè)量方面有取代三坐 標(biāo)測(cè)量機(jī)的趨勢(shì)，但激光掃描測(cè)量每

33、分鐘會(huì)產(chǎn)生成千上標(biāo)測(cè)量機(jī)的趨勢(shì)，但激光掃描測(cè)量每分鐘會(huì)產(chǎn)生成千上 萬個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，如何處理這樣大批量的數(shù)據(jù)點(diǎn)云成為基于萬個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，如何處理這樣大批量的數(shù)據(jù)點(diǎn)云成為基于 激光掃描測(cè)量造型的主要問題。激光掃描測(cè)量造型的主要問題。 不同類型的點(diǎn)云可采取不同的精簡(jiǎn)方式，散亂點(diǎn)云可不同類型的點(diǎn)云可采取不同的精簡(jiǎn)方式，散亂點(diǎn)云可 通過隨機(jī)采用的方法來精簡(jiǎn)；對(duì)于掃描線點(diǎn)云可采用等通過隨機(jī)采用的方法來精簡(jiǎn)；對(duì)于掃描線點(diǎn)云可采用等 間距縮減、倍率縮減、等量縮減等方法。間距縮減、倍率縮減、等量縮減等方法。 2-2 逆向工程數(shù)據(jù)預(yù)處理系統(tǒng)逆向工程數(shù)據(jù)預(yù)處理系統(tǒng) 三、數(shù)據(jù)分塊三、數(shù)據(jù)分塊 ： 逆向工程中，在造型之前，還要

34、進(jìn)行一個(gè)重要工作逆向工程中，在造型之前，還要進(jìn)行一個(gè)重要工作 數(shù)據(jù)分割。實(shí)際產(chǎn)品只由一張曲面構(gòu)成的情況不多，數(shù)據(jù)分割。實(shí)際產(chǎn)品只由一張曲面構(gòu)成的情況不多， 產(chǎn)品形面往往由多張曲面混合而成。數(shù)據(jù)分割是根據(jù)組產(chǎn)品形面往往由多張曲面混合而成。數(shù)據(jù)分割是根據(jù)組 成實(shí)物外形曲面想子曲面類型，將屬于同一子曲面類型成實(shí)物外形曲面想子曲面類型，將屬于同一子曲面類型 的數(shù)據(jù)成組，將全部數(shù)據(jù)劃分成代表不同曲面類型的數(shù)的數(shù)據(jù)成組，將全部數(shù)據(jù)劃分成代表不同曲面類型的數(shù) 據(jù)域，后續(xù)的曲面模型重建時(shí)，線分別擬合單個(gè)曲面片據(jù)域，后續(xù)的曲面模型重建時(shí)，線分別擬合單個(gè)曲面片 ，在通過曲面的過渡、相交、裁減、倒圓等手段，將多，在

35、通過曲面的過渡、相交、裁減、倒圓等手段，將多 個(gè)曲面?zhèn)€曲面“縫合縫合”成一個(gè)整體，及重建模型。成一個(gè)整體，及重建模型。 2-2 逆向工程數(shù)據(jù)預(yù)處理系統(tǒng)逆向工程數(shù)據(jù)預(yù)處理系統(tǒng) 三、數(shù)據(jù)分塊三、數(shù)據(jù)分塊 ： 數(shù)據(jù)分割方法分為基于測(cè)量的分割和自動(dòng)分割兩種。數(shù)據(jù)分割方法分為基于測(cè)量的分割和自動(dòng)分割兩種。 1、基于測(cè)量的分割。是在測(cè)量過程中，操作人員根據(jù)實(shí)物的外形、基于測(cè)量的分割。是在測(cè)量過程中，操作人員根據(jù)實(shí)物的外形 特征，將外形曲面劃分成不同的子曲面，并對(duì)曲面的輪廓、孔、槽特征，將外形曲面劃分成不同的子曲面，并對(duì)曲面的輪廓、孔、槽 邊界、表面脊線等特征進(jìn)行標(biāo)記，在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行測(cè)量路徑規(guī)劃邊界、表面

36、脊線等特征進(jìn)行標(biāo)記，在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行測(cè)量路徑規(guī)劃 ，這樣不同的曲面特征數(shù)據(jù)將保存在不同的文件中，輸入，這樣不同的曲面特征數(shù)據(jù)將保存在不同的文件中，輸入CAD軟軟 件時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同數(shù)據(jù)類型的分層處理及顯示，為造型提供極件時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同數(shù)據(jù)類型的分層處理及顯示，為造型提供極 大的方便。這種方法適合于曲面特征比較明顯的實(shí)物外形和接觸式大的方便。這種方法適合于曲面特征比較明顯的實(shí)物外形和接觸式 測(cè)量。測(cè)量。 2-2 逆向工程數(shù)據(jù)預(yù)處理系統(tǒng)逆向工程數(shù)據(jù)預(yù)處理系統(tǒng) 三、數(shù)據(jù)分塊三、數(shù)據(jù)分塊 ： 數(shù)據(jù)分割方法分為基于測(cè)量的分割和自動(dòng)分割兩種。數(shù)據(jù)分割方法分為基于測(cè)量的分割和自動(dòng)分割兩種。 2、自動(dòng)分

37、割方法。分基于邊和基于面兩種方法。、自動(dòng)分割方法。分基于邊和基于面兩種方法。 基于邊的方法首先從數(shù)據(jù)點(diǎn)集中，根據(jù)組成曲面片的邊界輪廓特基于邊的方法首先從數(shù)據(jù)點(diǎn)集中，根據(jù)組成曲面片的邊界輪廓特 征、兩個(gè)曲面片之間的相交、過渡特征，以及形狀表面曲面片之間征、兩個(gè)曲面片之間的相交、過渡特征，以及形狀表面曲面片之間 存在的棱線或脊線特征，確定出相同類型曲面片的邊界點(diǎn)，連接邊存在的棱線或脊線特征，確定出相同類型曲面片的邊界點(diǎn)，連接邊 界點(diǎn)形成邊界環(huán)，判斷點(diǎn)集是處于環(huán)內(nèi)還是環(huán)外，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分割。界點(diǎn)形成邊界環(huán)，判斷點(diǎn)集是處于環(huán)內(nèi)還是環(huán)外，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分割。 基于面的方法。是嘗試推斷出具有相同曲面性質(zhì)的點(diǎn)，然后進(jìn)

38、一基于面的方法。是嘗試推斷出具有相同曲面性質(zhì)的點(diǎn)，然后進(jìn)一 步?jīng)Q定所屬的曲面，最后由相鄰的曲面決定曲面見的邊界。步?jīng)Q定所屬的曲面，最后由相鄰的曲面決定曲面見的邊界。 2-3 三維模型重構(gòu)系統(tǒng)三維模型重構(gòu)系統(tǒng) 三維三維CAD模型的重構(gòu)是逆向工程的核心和目模型的重構(gòu)是逆向工程的核心和目 的，是后續(xù)產(chǎn)品制造、快速成型、工程的，是后續(xù)產(chǎn)品制造、快速成型、工程 分析和分析和 產(chǎn)品再設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。有了三維產(chǎn)品再設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。有了三維CAD模型，就可模型，就可 以利用現(xiàn)有的以利用現(xiàn)有的CAD/CAM/CAE技術(shù)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行技術(shù)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行 再設(shè)計(jì)和各種工程分析、進(jìn)而生成出產(chǎn)品。因再設(shè)計(jì)和各種工程分析、進(jìn)而生成出產(chǎn)品

39、。因 此，三維此，三維CAD模型的重構(gòu)是整個(gè)逆向工程中最模型的重構(gòu)是整個(gè)逆向工程中最 關(guān)鍵、最復(fù)雜的一環(huán)。關(guān)鍵、最復(fù)雜的一環(huán)。 2-3 三維模型重構(gòu)系統(tǒng)三維模型重構(gòu)系統(tǒng) 在逆向工程中，三維在逆向工程中，三維CAD模型的重構(gòu)是利模型的重構(gòu)是利 用產(chǎn)品表面的散亂點(diǎn)數(shù)據(jù)，通過插值或擬合，用產(chǎn)品表面的散亂點(diǎn)數(shù)據(jù)，通過插值或擬合， 構(gòu)建一個(gè)近似模型來逼近產(chǎn)品原型。目前逆向構(gòu)建一個(gè)近似模型來逼近產(chǎn)品原型。目前逆向 工程研究中，自由曲面建模手段分為兩大類：工程研究中，自由曲面建模手段分為兩大類： 第一種是以三角第一種是以三角Bezier曲面為基礎(chǔ)的曲面構(gòu)曲面為基礎(chǔ)的曲面構(gòu) 造方法；造方法； 第二種是以第二種

40、是以NURBS（非均勻有理（非均勻有理B樣條）曲樣條）曲 線、曲面為基礎(chǔ)的矩形域參數(shù)曲面擬合方法。線、曲面為基礎(chǔ)的矩形域參數(shù)曲面擬合方法。 2-3 三維模型重構(gòu)系統(tǒng)三維模型重構(gòu)系統(tǒng) 三角域三角域Bezier曲面擬合法的優(yōu)缺點(diǎn)：曲面擬合法的優(yōu)缺點(diǎn)： 三角域三角域Bezier曲面擬合具有構(gòu)造靈活、適應(yīng)性好等曲面擬合具有構(gòu)造靈活、適應(yīng)性好等 優(yōu)點(diǎn)，因而在散亂數(shù)據(jù)點(diǎn)的曲面擬合中被廣泛應(yīng)用。優(yōu)點(diǎn)，因而在散亂數(shù)據(jù)點(diǎn)的曲面擬合中被廣泛應(yīng)用。 但這種方法所構(gòu)造的曲面模型不符合產(chǎn)品描述標(biāo)準(zhǔn)但這種方法所構(gòu)造的曲面模型不符合產(chǎn)品描述標(biāo)準(zhǔn) ，與通用，與通用CAD/CAM系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換困難，因此利用這種系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換困難，

41、因此利用這種 方法上傳的曲面還必須轉(zhuǎn)換為方法上傳的曲面還必須轉(zhuǎn)換為NURBS曲面。同時(shí)，這曲面。同時(shí)，這 種方法還存在著對(duì)曲面的修改能力不足、可控性差等缺種方法還存在著對(duì)曲面的修改能力不足、可控性差等缺 點(diǎn)，這些都限制了它在實(shí)踐中的應(yīng)用。點(diǎn)，這些都限制了它在實(shí)踐中的應(yīng)用。 2-3 三維模型重構(gòu)系統(tǒng)三維模型重構(gòu)系統(tǒng) 矩形域參數(shù)曲面擬合方法一直是曲面擬合方面的研矩形域參數(shù)曲面擬合方法一直是曲面擬合方面的研 究重點(diǎn)，應(yīng)用對(duì)象主要是由復(fù)雜曲面組成的產(chǎn)品，如汽究重點(diǎn)，應(yīng)用對(duì)象主要是由復(fù)雜曲面組成的產(chǎn)品，如汽 車、飛機(jī)、船舶等，這類產(chǎn)品既不是完全由簡(jiǎn)單的二次車、飛機(jī)、船舶等，這類產(chǎn)品既不是完全由簡(jiǎn)單的二次

42、 曲面組成，也不像人臉那樣毫無規(guī)律而言。矩形域參數(shù)曲面組成，也不像人臉那樣毫無規(guī)律而言。矩形域參數(shù) 曲面擬合方法是目前研究和應(yīng)用得最多的一類曲面重構(gòu)曲面擬合方法是目前研究和應(yīng)用得最多的一類曲面重構(gòu) 方法。方法。 矩形域參數(shù)曲面擬合方法的曲面重構(gòu)主要有兩種方矩形域參數(shù)曲面擬合方法的曲面重構(gòu)主要有兩種方 法：一是先將測(cè)量點(diǎn)擬合成曲線，再通過曲面造型的方法：一是先將測(cè)量點(diǎn)擬合成曲線，再通過曲面造型的方 式將曲線構(gòu)建成曲面；二是直接對(duì)測(cè)量點(diǎn)數(shù)據(jù)擬合，生式將曲線構(gòu)建成曲面；二是直接對(duì)測(cè)量點(diǎn)數(shù)據(jù)擬合，生 成曲面，最終經(jīng)過曲面片的過渡、拼合和裁減等曲面邊成曲面，最終經(jīng)過曲面片的過渡、拼合和裁減等曲面邊 界操作，完成曲面模型的構(gòu)建。界操作，完成曲面模型的構(gòu)建。 2-3 三維模型重構(gòu)系統(tǒng)三維模型重構(gòu)系統(tǒng) 產(chǎn)品逆向曲面重構(gòu)的過程產(chǎn)品逆向曲面重構(gòu)的過程 2-4 逆向工程軟件介紹逆向工程軟件介紹 對(duì)于逆向工程，可選用的軟件有對(duì)于逆向工程，可選用的