第1章逆向工程

1、P.1P.2 內(nèi)容提要內(nèi)容提要 本章是對逆向工程的簡介，包括逆向工程的定義、逆向工程的本章是對逆向工程的簡介，包括逆向工程的定義、逆向工程的應(yīng)用和逆向工程中的關(guān)鍵技術(shù)等。應(yīng)用和逆向工程中的關(guān)鍵技術(shù)等。 學(xué)習(xí)重點(diǎn)學(xué)習(xí)重點(diǎn) 了解逆向工程概念及其工藝流程了解逆向工程概念及其工藝流程 掌握掌握CADCAD模型重構(gòu)的工藝流程模型重構(gòu)的工藝流程P.31.1 1.1 逆向工程的定義逆向工程的定義P.4 “逆向工程逆向工程”(Reverse Engineering(Reverse Engineering，RE)RE)，也稱反求工程、，也稱反求工程、反向工程、三坐標(biāo)點(diǎn)測繪、三坐標(biāo)點(diǎn)造型、抄數(shù)等。它是將實(shí)反向工程

2、、三坐標(biāo)點(diǎn)測繪、三坐標(biāo)點(diǎn)造型、抄數(shù)等。它是將實(shí)物轉(zhuǎn)變?yōu)槲镛D(zhuǎn)變?yōu)镃ADCAD模型相關(guān)的數(shù)字化技術(shù)、幾何模型重建技術(shù)和產(chǎn)品模型相關(guān)的數(shù)字化技術(shù)、幾何模型重建技術(shù)和產(chǎn)品制造技術(shù)的總稱，是將已有產(chǎn)品或?qū)嵨锬Ｐ娃D(zhuǎn)換為工程設(shè)計模型制造技術(shù)的總稱，是將已有產(chǎn)品或?qū)嵨锬Ｐ娃D(zhuǎn)換為工程設(shè)計模型和概念模型，并在此基礎(chǔ)上對已有產(chǎn)品進(jìn)行解剖、深化和再創(chuàng)造和概念模型，并在此基礎(chǔ)上對已有產(chǎn)品進(jìn)行解剖、深化和再創(chuàng)造的過程。它源于精密測量和質(zhì)量檢驗(yàn)，是設(shè)計下游向設(shè)計上游反的過程。它源于精密測量和質(zhì)量檢驗(yàn)，是設(shè)計下游向設(shè)計上游反饋信息的回路。饋信息的回路。P.5P.6P.71.2 1.2 逆向工程的應(yīng)用逆向工程的應(yīng)用P.8 作為

3、產(chǎn)品設(shè)計制造的一種手段，在作為產(chǎn)品設(shè)計制造的一種手段，在2020世紀(jì)世紀(jì)9090年代初，逆向工程技術(shù)年代初，逆向工程技術(shù)開始引起各國工業(yè)界的高度重視。從此以后，由于市場發(fā)展的需求，有開始引起各國工業(yè)界的高度重視。從此以后，由于市場發(fā)展的需求，有關(guān)逆向工程技術(shù)的研究就一直備受關(guān)注，而且逆向工程技術(shù)在制造業(yè)關(guān)逆向工程技術(shù)的研究就一直備受關(guān)注，而且逆向工程技術(shù)在制造業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用也越來越廣泛。領(lǐng)域中的應(yīng)用也越來越廣泛。 逆向工程有以下一些應(yīng)用背景。逆向工程有以下一些應(yīng)用背景。P.9 (1) (1)盡管計算機(jī)輔助設(shè)計盡管計算機(jī)輔助設(shè)計(CAD)(CAD)技術(shù)發(fā)展迅速，各種商業(yè)軟件的功能技術(shù)發(fā)展迅速，各

4、種商業(yè)軟件的功能日益增強(qiáng)，但目前還無法滿足一些復(fù)雜曲面零件的設(shè)計需要，還存在許日益增強(qiáng)，但目前還無法滿足一些復(fù)雜曲面零件的設(shè)計需要，還存在許多使用粘土或泡沫模型代替多使用粘土或泡沫模型代替CADCAD設(shè)計的情況，最終需要運(yùn)用逆向工程將設(shè)計的情況，最終需要運(yùn)用逆向工程將這些實(shí)物模型轉(zhuǎn)換為這些實(shí)物模型轉(zhuǎn)換為CADCAD模型。模型。P.10 (2) (2)外形設(shè)計師傾向使用產(chǎn)品的比例模型，以便于產(chǎn)品外形的美學(xué)評價，外形設(shè)計師傾向使用產(chǎn)品的比例模型，以便于產(chǎn)品外形的美學(xué)評價，最終可通過運(yùn)用逆向工程技術(shù)將這些比例模型用數(shù)學(xué)模型表達(dá)，通過比例運(yùn)最終可通過運(yùn)用逆向工程技術(shù)將這些比例模型用數(shù)學(xué)模型表達(dá)，通過比

5、例運(yùn)算得到美觀的真實(shí)尺寸的算得到美觀的真實(shí)尺寸的CADCAD模型。模型。P.11 (3) (3)由于各相關(guān)學(xué)科發(fā)展水平的限制，對零件的功能和性能分析，還不能由于各相關(guān)學(xué)科發(fā)展水平的限制，對零件的功能和性能分析，還不能完全由完全由CAECAE來完成，往往需要通過實(shí)驗(yàn)來最終確定零件的形狀。例如，在模具來完成，往往需要通過實(shí)驗(yàn)來最終確定零件的形狀。例如，在模具制造中經(jīng)常需要通過反復(fù)試沖和修改模具型面方可得到最終的、符合要求的制造中經(jīng)常需要通過反復(fù)試沖和修改模具型面方可得到最終的、符合要求的模具。若將最終符合要求的模具測量并反求出其模具。若將最終符合要求的模具測量并反求出其CADCAD模型，在再次制造

6、該模具模型，在再次制造該模具時就可運(yùn)用這一模型生成加工程序，就可大大減少修模量，提高模具生產(chǎn)效時就可運(yùn)用這一模型生成加工程序，就可大大減少修模量，提高模具生產(chǎn)效率，降低模具制造成本。率，降低模具制造成本。P.12 (4) (4)以已有產(chǎn)品為基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計已經(jīng)成為當(dāng)今的一條設(shè)計理念。目前，以已有產(chǎn)品為基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計已經(jīng)成為當(dāng)今的一條設(shè)計理念。目前，我國在設(shè)計制造方面與發(fā)達(dá)國家還有一定的差距，利用逆向工程技術(shù)可以充我國在設(shè)計制造方面與發(fā)達(dá)國家還有一定的差距，利用逆向工程技術(shù)可以充分吸收國外先進(jìn)的設(shè)計制造成果，使我國的產(chǎn)品設(shè)計立于更高的起點(diǎn)，同時分吸收國外先進(jìn)的設(shè)計制造成果，使我國的產(chǎn)品設(shè)計立于更高

7、的起點(diǎn)，同時加快某些產(chǎn)品的國產(chǎn)化速度。加快某些產(chǎn)品的國產(chǎn)化速度。P.13 (5) (5)藝術(shù)品、考古文物的復(fù)制。藝術(shù)品、考古文物的復(fù)制。 兗州市鎏金銀棺的保護(hù)工作 P.14(6)(6)人體中的骨頭、關(guān)節(jié)等的復(fù)制，假肢制造，以及特種服裝、頭盔的人體中的骨頭、關(guān)節(jié)等的復(fù)制，假肢制造，以及特種服裝、頭盔的制造要以使用者的身體為原始設(shè)計依據(jù)，此時，需首先建立人體的幾何模型。制造要以使用者的身體為原始設(shè)計依據(jù)，此時，需首先建立人體的幾何模型。P.15 (7) (7)在在RPMRPM應(yīng)用中，逆向工程的最主要表現(xiàn)為：通過逆向工程，可以方便應(yīng)用中，逆向工程的最主要表現(xiàn)為：通過逆向工程，可以方便地對快速原型制造

8、的原型產(chǎn)品進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的測量，找出產(chǎn)品設(shè)計的不足，地對快速原型制造的原型產(chǎn)品進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的測量，找出產(chǎn)品設(shè)計的不足，進(jìn)行重新設(shè)計，經(jīng)過多次迭代可使產(chǎn)品完善。進(jìn)行重新設(shè)計，經(jīng)過多次迭代可使產(chǎn)品完善。 (8)(8)借助于層析借助于層析X X射線攝像法射線攝像法(CT(CT技術(shù)技術(shù)) )，逆向工程不僅可以產(chǎn)生物體的外，逆向工程不僅可以產(chǎn)生物體的外部形態(tài)，而且可以快速發(fā)現(xiàn)、度量和定位物體的內(nèi)部缺陷，從而成為工業(yè)產(chǎn)部形態(tài)，而且可以快速發(fā)現(xiàn)、度量和定位物體的內(nèi)部缺陷，從而成為工業(yè)產(chǎn)品無損探傷的重要手段。品無損探傷的重要手段。 除了以上提到的應(yīng)用背景，在其他的應(yīng)用背景上逆向工程技術(shù)也存在著除了以上提到的

9、應(yīng)用背景，在其他的應(yīng)用背景上逆向工程技術(shù)也存在著巨大的潛能。巨大的潛能。P.161.3 1.3 逆向工程中的關(guān)鍵技術(shù)逆向工程中的關(guān)鍵技術(shù)P.171 1三坐標(biāo)測量數(shù)據(jù)處理三坐標(biāo)測量數(shù)據(jù)處理 三坐標(biāo)測量的技術(shù)要求可以用下面三坐標(biāo)測量的技術(shù)要求可以用下面2020個字來概括：數(shù)據(jù)整齊、方向合理、個字來概括：數(shù)據(jù)整齊、方向合理、分層分色、疏密有致、對稱測半。在質(zhì)量上要求信息充分，精度達(dá)標(biāo)，適應(yīng)分層分色、疏密有致、對稱測半。在質(zhì)量上要求信息充分，精度達(dá)標(biāo)，適應(yīng)造型需要；在效率上要求滿足造型需求，減少冗余數(shù)據(jù)。三坐標(biāo)測量在功能造型需要；在效率上要求滿足造型需求，減少冗余數(shù)據(jù)。三坐標(biāo)測量在功能擴(kuò)充上還有超大超

10、長柔性工件測量及數(shù)據(jù)處理。擴(kuò)充上還有超大超長柔性工件測量及數(shù)據(jù)處理。P.18 一般來說，三維表面數(shù)據(jù)的采集方法可分為接觸式數(shù)據(jù)采集和非接觸式數(shù)一般來說，三維表面數(shù)據(jù)的采集方法可分為接觸式數(shù)據(jù)采集和非接觸式數(shù)據(jù)采集兩大類。據(jù)采集兩大類。 接觸式有觸發(fā)式和連續(xù)掃描式數(shù)據(jù)采集，還有基于磁場、超聲波的數(shù)據(jù)采集接觸式有觸發(fā)式和連續(xù)掃描式數(shù)據(jù)采集，還有基于磁場、超聲波的數(shù)據(jù)采集等。接觸式的三坐標(biāo)測量設(shè)備有三坐標(biāo)測量劃線機(jī)、三坐標(biāo)測量機(jī)、機(jī)械手和等。接觸式的三坐標(biāo)測量設(shè)備有三坐標(biāo)測量劃線機(jī)、三坐標(biāo)測量機(jī)、機(jī)械手和機(jī)械臂等機(jī)械臂等P.19 非接觸式主要有激光三角測量法、激光測距法、光干涉法、結(jié)構(gòu)光學(xué)法、非接觸

11、式主要有激光三角測量法、激光測距法、光干涉法、結(jié)構(gòu)光學(xué)法、圖像分析法等。非接觸式測量的三坐標(biāo)測量設(shè)備有投影機(jī)、數(shù)碼成像機(jī)、激圖像分析法等。非接觸式測量的三坐標(biāo)測量設(shè)備有投影機(jī)、數(shù)碼成像機(jī)、激光掃描機(jī)等光掃描機(jī)等P.202 2復(fù)雜曲面的造型復(fù)雜曲面的造型 曲面構(gòu)造是曲面構(gòu)造是CADCAD逆向造型中的重要環(huán)節(jié)。在曲面構(gòu)造中常常碰到一些十分逆向造型中的重要環(huán)節(jié)。在曲面構(gòu)造中常常碰到一些十分復(fù)雜的曲面，對這些復(fù)雜曲面進(jìn)行造型就成為逆向工程中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。復(fù)雜的曲面，對這些復(fù)雜曲面進(jìn)行造型就成為逆向工程中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。 在構(gòu)造曲面時還要注意把握產(chǎn)品的特征，這也是至關(guān)重要的，只有做到在構(gòu)造曲面時還要注

12、意把握產(chǎn)品的特征，這也是至關(guān)重要的，只有做到了這一點(diǎn)，才能保證構(gòu)造出來的曲面符合要求，即曲面構(gòu)造光順，特征表達(dá)了這一點(diǎn)，才能保證構(gòu)造出來的曲面符合要求，即曲面構(gòu)造光順，特征表達(dá)清晰、準(zhǔn)確、流暢。清晰、準(zhǔn)確、流暢。P.213 3產(chǎn)品缺陷處理產(chǎn)品缺陷處理 在逆向造型時，碰到的產(chǎn)品經(jīng)常存在這樣或那樣的缺陷，比如變形或要在逆向造型時，碰到的產(chǎn)品經(jīng)常存在這樣或那樣的缺陷，比如變形或要進(jìn)行誤差修正。進(jìn)行誤差修正。 碰到變形的產(chǎn)品時，在逆向造型時要盡量使其恢復(fù)到原來的樣子。碰到變形的產(chǎn)品時，在逆向造型時要盡量使其恢復(fù)到原來的樣子。 誤差修正屬于測量缺陷的處理，由于測量的數(shù)據(jù)存在著明顯的誤差，在誤差修正屬于測

13、量缺陷的處理，由于測量的數(shù)據(jù)存在著明顯的誤差，在逆向造型時，工程師們要根據(jù)自己逆向造型的經(jīng)驗(yàn)對其進(jìn)行誤差修正。逆向造型時，工程師們要根據(jù)自己逆向造型的經(jīng)驗(yàn)對其進(jìn)行誤差修正。P.224 4特殊的技巧特殊的技巧 在逆向造型時還有其他一些比較常用的特殊技巧，如展開、拋物面計算、在逆向造型時還有其他一些比較常用的特殊技巧，如展開、拋物面計算、特殊編程等。特殊編程等。5高品質(zhì)或高品質(zhì)或A級曲面級曲面 高品質(zhì)或者高品質(zhì)或者A級曲面在汽車、航空航天以及家用電器的設(shè)計中經(jīng)常用到。級曲面在汽車、航空航天以及家用電器的設(shè)計中經(jīng)常用到。這類曲面要求相當(dāng)高的光順性。這類曲面要求相當(dāng)高的光順性。 A級曲面設(shè)計者所追求的

14、經(jīng)典數(shù)值是，位置連續(xù)性誤差不大于級曲面設(shè)計者所追求的經(jīng)典數(shù)值是，位置連續(xù)性誤差不大于0.001mm，相切連續(xù)性誤差不大于相切連續(xù)性誤差不大于0.05，曲率連續(xù)性根據(jù)情況而定。但是，曲率連續(xù)性根據(jù)情況而定。但是，A級曲面級曲面設(shè)計的視覺效果要求與觸覺設(shè)計的視覺效果要求與觸覺 效果一致。效果一致。P.231.4 CAD1.4 CAD模型重建模型重建P.24 CAD CAD模型重建，即逆向造型，是根據(jù)坐標(biāo)測量機(jī)得到的數(shù)據(jù)點(diǎn)實(shí)物對象模型重建，即逆向造型，是根據(jù)坐標(biāo)測量機(jī)得到的數(shù)據(jù)點(diǎn)實(shí)物對象的模型。根據(jù)實(shí)物外形的數(shù)字化信息，可以將測量得到的數(shù)據(jù)點(diǎn)分成兩類：的模型。根據(jù)實(shí)物外形的數(shù)字化信息，可以將測量得到

15、的數(shù)據(jù)點(diǎn)分成兩類：有序點(diǎn)和無序點(diǎn)有序點(diǎn)和無序點(diǎn)( (散亂點(diǎn)散亂點(diǎn)) )。由不同的數(shù)據(jù)類型，形成了不同的模型重建技。由不同的數(shù)據(jù)類型，形成了不同的模型重建技術(shù)。術(shù)。P.25 目前較成熟的方法是通過重構(gòu)外形曲面來實(shí)現(xiàn)實(shí)物重建。常用的曲面模型目前較成熟的方法是通過重構(gòu)外形曲面來實(shí)現(xiàn)實(shí)物重建。常用的曲面模型有有BezierBezier、B-Spline(BB-Spline(B樣條樣條) )、NURBS(NURBS(非均勻有理非均勻有理B B樣條樣條) )和三角和三角BeizerBeizer曲面。曲面。P.26 逆向工程的逆向工程的CADCAD模型重構(gòu)過程主要包括：模型重構(gòu)過程主要包括： 點(diǎn)處理過程點(diǎn)處

16、理過程 曲線處理過程曲線處理過程 面處理過程面處理過程P.27點(diǎn)處理過程：點(diǎn)處理過程：對已經(jīng)存在的物理模型進(jìn)行分析對已經(jīng)存在的物理模型進(jìn)行分析決定什么是下游工程的需要決定什么是下游工程的需要用各種測量技術(shù)從模型中得到點(diǎn)的數(shù)據(jù)用各種測量技術(shù)從模型中得到點(diǎn)的數(shù)據(jù)讀入點(diǎn)云的數(shù)據(jù)讀入點(diǎn)云的數(shù)據(jù)( (如有需要對齊點(diǎn)云數(shù)據(jù)如有需要對齊點(diǎn)云數(shù)據(jù)) )清除不需要的點(diǎn)清除不需要的點(diǎn)規(guī)劃創(chuàng)建面所需的點(diǎn)并顯示這些點(diǎn)規(guī)劃創(chuàng)建面所需的點(diǎn)并顯示這些點(diǎn)P.28P.29曲線處理過程：曲線處理過程：規(guī)劃要創(chuàng)建曲線的類型規(guī)劃要創(chuàng)建曲線的類型由已經(jīng)存在的點(diǎn)創(chuàng)建曲線由已經(jīng)存在的點(diǎn)創(chuàng)建曲線檢查和修改曲線檢查和修改曲線P.30P.31面

17、處理過程：面處理過程：規(guī)劃要創(chuàng)建的曲面的類型規(guī)劃要創(chuàng)建的曲面的類型由已經(jīng)存在的曲線或者點(diǎn)云創(chuàng)建曲面由已經(jīng)存在的曲線或者點(diǎn)云創(chuàng)建曲面檢查和修改曲面檢查和修改曲面P.32P.33 這一部分工作主要使用逆向工程軟件實(shí)現(xiàn)，目前進(jìn)行這一部分工作主要使用逆向工程軟件實(shí)現(xiàn)，目前進(jìn)行CADCAD模型重建對模型重建對CADCAD支撐支撐系統(tǒng)有兩種選擇方案：一是基于正向的商品化系統(tǒng)有兩種選擇方案：一是基于正向的商品化CADCADCAECAECAMCAM系統(tǒng)軟件，如美國系統(tǒng)軟件，如美國EDSEDS公司的公司的I-deasI-deas、UGUG、CATIACATIA，美國，美國PTCPTC公司的公司的ProProEn

18、gineerEngineer，法國，法國MatraMatra公司公司的的StrimStrim，日本，日本HZS HZS 公司的公司的GRADEGRADECUBE-NCCUBE-NC等：二是選擇專用的逆向造型軟件，等：二是選擇專用的逆向造型軟件，如如lmagewarelmageware、ICEMSURFICEMSURF、ParaformParaform、GeomagicGeomagic等。等。P.34 采用采用“正向正向”技術(shù)路線的基本步驟是技術(shù)路線的基本步驟是“點(diǎn)點(diǎn)-線線-面面”特點(diǎn)是測量密度較小，特點(diǎn)是測量密度較小，速度較慢；其測量方式為接觸式測量，適用對象是柔性多配合產(chǎn)品。若采速度較慢；其

19、測量方式為接觸式測量，適用對象是柔性多配合產(chǎn)品。若采用用“正向正向”技術(shù)路線，推薦使用的逆向工程軟件即為技術(shù)路線，推薦使用的逆向工程軟件即為UGUG或或CATIACATIA等正向的軟件。等正向的軟件。 采用采用“逆向逆向”技術(shù)路線的基本步驟是技術(shù)路線的基本步驟是“點(diǎn)點(diǎn)-面面”特點(diǎn)是測量密度大，速度特點(diǎn)是測量密度大，速度快：其測量方式多為非接觸掃描測量，適用對象是剛性非配合產(chǎn)品。若采快：其測量方式多為非接觸掃描測量，適用對象是剛性非配合產(chǎn)品。若采用用“逆向逆向”技術(shù)路線，則推薦使用的逆向工程軟件為技術(shù)路線，則推薦使用的逆向工程軟件為ImagewareImageware或或ICEMSURFICEM

20、SURF等逆向造型軟件。等逆向造型軟件。P.35典型逆向工程軟件介紹典型逆向工程軟件介紹（見講義）（見講義）P.36點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取方法點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取方法P.37逆向工程采用的測量方法主要有2種：測量方法的綜述測量方法的綜述1)接觸式測量法，如三坐標(biāo)測量機(jī)（CMM)、機(jī)械手；2)非接觸式測量法，如投影光柵法、激光三角形法、立體視覺法、聲波法、業(yè)CT掃描法、核磁共振法、自動斷層掃描法等P.38各種三維測量方法的特點(diǎn)P.39部分測量方法簡介部分測量方法簡介 1投影光柵法 投影光柵法的基本原理是將光柵投影到被測物體表面上，受到被測樣件表面高度的調(diào)制，光柵影線發(fā)生變形。通過解調(diào)變形光柵影線，就可以得到被測表

21、面的高度信息。P.40該方法的主要優(yōu)點(diǎn)是實(shí)際測量范圍大、速度快、成本低、易于實(shí)現(xiàn)。缺點(diǎn)是精度低，且只能測量表面起伏不大的較平坦物體，對表面變化劇烈的物體，在陡峭處會發(fā)生相位突變，使測量精度降低。P.412.超聲波法 超聲波法的原理是當(dāng)超聲波脈沖到達(dá)被測物體時，在被測物體的兩種介質(zhì)邊界表面會發(fā)生回波反射，通過測量回波與零點(diǎn)脈沖的時間間隔就可以計算出各面到零點(diǎn)的距離。這種方法結(jié)構(gòu)簡單，但測速較慢，測量精度不穩(wěn)定，目前主要用于物體的無損檢測和壁厚測量。P.423.工業(yè)CT掃描法 工業(yè)CT技術(shù)（Industrial Computed Tomography)適合于測量具有復(fù)雜的內(nèi)部幾何形狀的物體，利用它

22、可直接獲取物體的截面數(shù)據(jù)，正好與快速成型方法匹配。它是根據(jù)CT圖像來重構(gòu)三維模型，然后轉(zhuǎn)化為可以為激光快速成型設(shè)備所采用的STL或CLI文件格式。工業(yè)CT是目前最先進(jìn)的非接觸測量方法，它可在不破壞零件的情況下，準(zhǔn)確地對物體的內(nèi)部形狀、壁厚，尤其是內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行測量，這是其他測量方式所難以做到的，而且對零件的材料沒有限制。但是，CT測量方法也存在著測量系統(tǒng)的空間分辨率低、獲取數(shù)據(jù)時間長、重建圖像計算量大、設(shè)備造價高的缺點(diǎn)。P.434.逐層切削照相測量 逐層切削照相測量是一種新興的斷層測量技術(shù)。它以極小的厚度去逐層切削實(shí)物（最小可達(dá)士0.01mm)，并對每一斷面進(jìn)行照相，獲取截面圖像數(shù)據(jù)，其測量精度

23、達(dá)士0.02mm，是目前斷層測量精度最髙的方法，且成本較低，與工業(yè)CT相比，價格便宜70%80%，但它的致命缺點(diǎn)是破壞了零件。P.445.核磁共振（MRI)法 磁共振成像技術(shù)（MRI)也稱為核磁共振。該技術(shù)的理論基礎(chǔ)是核物理學(xué)的磁共振理論，是20世紀(jì)70年代末以后發(fā)展起來的一種新式醫(yī)療診斷影像技術(shù)。其基本原理是用磁場來標(biāo)定人體某層面的空間位置，然后用射頻脈沖序列照射，當(dāng)被激發(fā)的核在動態(tài)過程中自動恢復(fù)到靜態(tài)場的平衡時，把吸收的能量發(fā)射出來，然后利用線圈來檢測這種信號，信號輸人計算機(jī)，經(jīng)過處理轉(zhuǎn)換在屏幕上顯示圖像。它能深人物體內(nèi)部且不破壞物體，對生物沒有損害，在醫(yī)療上具有廣泛應(yīng)用。但其不足之處在于

24、造價極為昂貴，空間分辨率不及CT，且目前對非生物材料（比如金屬材料）不適用。P.45三坐標(biāo)測量機(jī) 三坐標(biāo)測量機(jī)是一種通用的三維長度測量儀器，是由三個相互垂直的測量軸和各自的長度測量系統(tǒng)組成的機(jī)械主體，結(jié)合測頭系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集與計算機(jī)系統(tǒng)等構(gòu)成坐標(biāo)測量系統(tǒng)的主要系統(tǒng)元件，測量時把被測件置于測量機(jī)的測量空間中，通過機(jī)器運(yùn)動系統(tǒng)帶動傳感器即測頭實(shí)現(xiàn)對測量空間內(nèi)任意位置的被測點(diǎn)的瞄準(zhǔn)，當(dāng)瞄準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)時測頭即發(fā)出讀數(shù)信號，通過測量系統(tǒng)就可得到被測點(diǎn)的幾何坐標(biāo)值，根據(jù)這些點(diǎn)的空間坐標(biāo)值，經(jīng)過數(shù)學(xué)運(yùn)算求出待測的幾何尺寸和相互位置關(guān)系。P.46P.47P.48P.49激光三角測量技術(shù) 激光三角形法是一種比

25、較傳統(tǒng)的測量方法，近年來，它在諸多領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。與其他非接觸式測量方法相比，具有大的偏置距離和大的測量范圍，對待測表面要求較低，不僅適合小件物體的輪廓測量也非常適合大型物體的形貌體積測量，而且測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)非常的簡單，維護(hù)也非常方便，是一種高速、高效、高精度的并具有廣闊應(yīng)用前景的非接觸式測量方法。P.50 激光三角形法是目前最成熟，也是應(yīng)用最廣泛的一種非接觸式測量方法。激光三角形法的基本原理是利用具有規(guī)則幾何形狀的激光束或模擬探針沿樣品表面連續(xù)掃描，被測表面形成的漫反射光點(diǎn)（光帶）在光路中安置的圖像傳感器上成像，按照三角形原理，測出被測點(diǎn)的空間坐標(biāo)P.51P.52P.53P.54 激光

26、三角形法測量速度快、精度高。激光掃描被測物體既可以是硬質(zhì)工件也可以是柔軟樣件。其缺點(diǎn)是對被測表面粗糙度、漫反射率和傾角過于敏感，存在“陰影效應(yīng)”，限制了探頭的適用范圍；不能測量激光照射不到的位置，對突變的臺階和深孔結(jié)構(gòu)易于發(fā)生數(shù)據(jù)丟失；掃描得到的數(shù)據(jù)量較大，需經(jīng)過專門的逆向工程數(shù)據(jù)處理軟件建立曲面模型，且曲面邊緣和結(jié)合部分的數(shù)據(jù)需人工修整。P.55雙目立體視覺測量技術(shù)1.光學(xué)三角法 光學(xué)三角法是以傳統(tǒng)幾何學(xué)中的三角測量為基礎(chǔ)，用光學(xué)三角測距原理構(gòu)成多種多樣的視覺傳感器，主要分為點(diǎn)結(jié)構(gòu)光法、線結(jié)構(gòu)光法和編碼面結(jié)構(gòu)光法。P.56 點(diǎn)結(jié)構(gòu)光法激光器投射一個光點(diǎn)到待測物體表面，被測點(diǎn)的空間坐標(biāo)可由投射

27、光束的空間位置和被測點(diǎn)成像位置所決定的視線空間位置計算得到。由于每次只有一點(diǎn)被測量，為了形成完整的三維面形，必須有附加的二維掃描。它的優(yōu)點(diǎn)是信號處理比較簡單，缺點(diǎn)是需對光束作二維方向的掃描。P.57 線結(jié)構(gòu)光法系統(tǒng)由線光源和面陣CCD攝像機(jī)組成。線光源產(chǎn)生一個光平面，投射到被測物體表面而形成一條光帶。根據(jù)上述同樣的原理，被光源照明的物體上各點(diǎn)的三維位置可通過圖像中在像平面上的坐標(biāo)以及光束平面的空間位置等參數(shù)得到。由于一次只能得到一條光帶上的三維數(shù)據(jù)，因此為獲得完整的三維面形，需要進(jìn)行一維掃描。與點(diǎn)結(jié)構(gòu)光法相比，其硬件結(jié)構(gòu)比較簡單，數(shù)據(jù)處理所需的時間也較少。P.58 碼面結(jié)構(gòu)光法系統(tǒng)是由一投影儀、一面陣CCD組成。結(jié)構(gòu)光照明系統(tǒng)投射一個二維圖形（該圖形可以是多種形式）到待測物體表面，如將一幅網(wǎng)格狀圖案的光束投射到物體表面，三維面形同樣可通過三角法計算得到。它的特點(diǎn)是不需掃描，適合動態(tài)測量。總之，三角法精度很高，但攝像機(jī)可能接收不到部分照明區(qū)，造成部分?jǐn)?shù)據(jù)的丟失。P.592.成像雷達(dá)法 成像雷達(dá)法的測量原理基于飛行時間法（time-of-light)。飛行時間法利用波源發(fā)射光波測量信號，通過計算待測物體反射回來的時間差得到至一物體的距