數(shù)字化設(shè)計-逆向技術(shù)

1、數(shù)字化設(shè)計數(shù)字化設(shè)計逆向技術(shù)逆向技術(shù)北京航空航天大學(xué)機械學(xué)院北京航空航天大學(xué)機械學(xué)院 逆向技術(shù)2011年年4月月 席平席平逆向工程（逆向工程（Reverse Engineering, RE）,也稱反求工也稱反求工程、反向工程等。程、反向工程等。逆向工程起源于精密測量和質(zhì)量檢驗，它是設(shè)計下游逆向工程起源于精密測量和質(zhì)量檢驗，它是設(shè)計下游向設(shè)計上游反饋信息的回路。向設(shè)計上游反饋信息的回路。2020世紀世紀9090年代以來，逆向工程技術(shù)被放到大幅度縮短年代以來，逆向工程技術(shù)被放到大幅度縮短新產(chǎn)品開發(fā)周期和增強企業(yè)競爭能力的主要位置上。新產(chǎn)品開發(fā)周期和增強企業(yè)競爭能力的主要位置上。逆向工程所需硬軟件：

2、逆向工程所需硬軟件： 測量設(shè)備測量設(shè)備 逆向設(shè)計軟件逆向設(shè)計軟件逆向技術(shù)逆向工程背景逆向工程背景 逆向工程軟件：逆向工程軟件：Imageware、Raindrop、Geomagic Studio、Paraform、ICEM Surf、Copy CAD 等等CAD/CAM系統(tǒng)類似模塊，系統(tǒng)類似模塊，UGUnigrahics、 ProEPro/SCAM、 Cimatron90PointCloud等等逆向技術(shù)逆向工程背景逆向工程背景 接觸式三坐標測量儀接觸式三坐標測量儀非觸式三坐標測量儀非觸式三坐標測量儀工業(yè)工業(yè)CT測量機測量機逆向技術(shù)數(shù)字化測量CAD模型重構(gòu)二維圖樣、技術(shù)文檔仿制改制產(chǎn)品CAD/C

3、AE系統(tǒng)CAM系統(tǒng)快速成型RP產(chǎn)品樣件模具P DM系統(tǒng)實物樣件新產(chǎn)品逆向工程流程圖逆向工程流程圖 逆向技術(shù)1. 數(shù)字化測量數(shù)字化測量2. 測量數(shù)據(jù)預(yù)處理測量數(shù)據(jù)預(yù)處理3. 三維重構(gòu)三維重構(gòu)4. 坐標配準坐標配準5. 誤差分析誤差分析逆向工程關(guān)鍵技術(shù)逆向工程關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)品產(chǎn)品實物實物數(shù)字數(shù)字測量測量數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)處理處理三維三維重構(gòu)重構(gòu)坐標坐標配準配準誤差誤差分析分析CAD模型模型設(shè)計設(shè)計數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)逆向技術(shù)數(shù)字化測量是逆向工程的基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)上進行復(fù)雜曲面的建模數(shù)字化測量是逆向工程的基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)上進行復(fù)雜曲面的建模、評價、改進和制造。數(shù)據(jù)的測量質(zhì)量直接影響最終模型的質(zhì)量。、評價、改進和制造。數(shù)據(jù)的測量質(zhì)

4、量直接影響最終模型的質(zhì)量。數(shù)字化測量數(shù)字化測量接觸式測量接觸式測量逆向技術(shù)數(shù)字化測量數(shù)字化測量 測量設(shè)備測量設(shè)備 非接觸式測量非接觸式測量逆向技術(shù)數(shù)字化測量數(shù)字化測量 測量設(shè)備測量設(shè)備 基于平板探測器基于平板探測器X射線成像系統(tǒng)射線成像系統(tǒng) 醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)CT測量測量逆向技術(shù)數(shù)字化測量數(shù)字化測量測量方法比較測量方法比較優(yōu)點優(yōu)點 接觸式探頭發(fā)展已有幾十年，其機械結(jié)構(gòu)和電子系統(tǒng)已相當成熟，故接觸式探頭發(fā)展已有幾十年，其機械結(jié)構(gòu)和電子系統(tǒng)已相當成熟，故有較高的準確性和可靠性。有較高的準確性和可靠性。 接觸式測量探頭直接接觸工作表面，與工件表面的反射特性、顏色及接觸式測量探頭直接接觸工作表面，與工件表面的反

5、射特性、顏色及曲率關(guān)系不大。曲率關(guān)系不大。 缺點缺點 為了確定測量基準點而使用特殊的夾具，不同形狀的產(chǎn)品可能會要求為了確定測量基準點而使用特殊的夾具，不同形狀的產(chǎn)品可能會要求不同的夾具，因此導(dǎo)致測量費用較高。不同的夾具，因此導(dǎo)致測量費用較高。 球形的探頭易因接觸力造成磨損，為了維持測量精度，需要經(jīng)常校正球形的探頭易因接觸力造成磨損，為了維持測量精度，需要經(jīng)常校正探頭的直徑，不當?shù)牟僮鬟€會損壞工件表面和探頭。探頭的直徑，不當?shù)牟僮鬟€會損壞工件表面和探頭。 測量數(shù)度較慢，對于工件表面的內(nèi)形檢測受到觸發(fā)探頭直徑的限制。測量數(shù)度較慢，對于工件表面的內(nèi)形檢測受到觸發(fā)探頭直徑的限制。 對三維曲面的測量，探

6、頭測量到的點是探頭的球心位置，欲求得物體對三維曲面的測量，探頭測量到的點是探頭的球心位置，欲求得物體真實外型需要對探頭半徑進行補償，因而可能引入修正誤差。真實外型需要對探頭半徑進行補償，因而可能引入修正誤差。接觸式測量接觸式測量逆向技術(shù)數(shù)字化測量數(shù)字化測量測量方法比較測量方法比較優(yōu)點優(yōu)點 不必作半徑補償，因為激光光點位置就是工件表面的位置。不必作半徑補償，因為激光光點位置就是工件表面的位置。 測量數(shù)度非?？?，不必像接觸式探頭那樣逐點進出測量。測量數(shù)度非?？?，不必像接觸式探頭那樣逐點進出測量。 軟工件、薄工件、不可接觸的高精密工件可直接測量。軟工件、薄工件、不可接觸的高精密工件可直接測量。 缺點

7、缺點 測量精度較差，因接觸式探頭大多使用光敏位置探測器來檢測光點測量精度較差，因接觸式探頭大多使用光敏位置探測器來檢測光點位置，目前其精度仍不夠，約為位置，目前其精度仍不夠，約為2020以上。以上。 因非接觸式探頭大多是接收工件表面的反射光或折射光，易受工件因非接觸式探頭大多是接收工件表面的反射光或折射光，易受工件 表面反射特性的影響，如顏色、曲率等。表面反射特性的影響，如顏色、曲率等。 非接觸式測量只做工件輪廓坐標點的大量取樣，對邊線處理、凹孔非接觸式測量只做工件輪廓坐標點的大量取樣，對邊線處理、凹孔處理以及不連續(xù)形狀的處理較困難。處理以及不連續(xù)形狀的處理較困難。 非接觸式測量非接觸式測量逆

8、向技術(shù)測量路徑是測頭的運動軌跡，在逆向工程的測量流程中是極其重要測量路徑是測頭的運動軌跡，在逆向工程的測量流程中是極其重要的一環(huán)，其數(shù)據(jù)規(guī)劃的效果將直接影響到整個產(chǎn)品模型逆向工程時間的一環(huán)，其數(shù)據(jù)規(guī)劃的效果將直接影響到整個產(chǎn)品模型逆向工程時間的長短和重構(gòu)質(zhì)量。的長短和重構(gòu)質(zhì)量。 特別是在使用三坐標測量機進行數(shù)據(jù)測量時，為保證測量精度和特別是在使用三坐標測量機進行數(shù)據(jù)測量時，為保證測量精度和運行安全，提高三坐標測量機的測量效率的關(guān)鍵。運行安全，提高三坐標測量機的測量效率的關(guān)鍵。設(shè)計測量路徑的基本原則：設(shè)計測量路徑的基本原則：1）安全，即從本測量點移到下一測量點的途中，測頭不與工件發(fā)）安全，即從本

9、測量點移到下一測量點的途中，測頭不與工件發(fā)生干涉；生干涉；2）路徑短、速度快，即根據(jù)坐標機的加減速特性，測頭能以最快）路徑短、速度快，即根據(jù)坐標機的加減速特性，測頭能以最快的速度到達下一測量點；的速度到達下一測量點；3）行走路線自然，減少測頭運轉(zhuǎn)的空行程和測頭的旋轉(zhuǎn)測量。）行走路線自然，減少測頭運轉(zhuǎn)的空行程和測頭的旋轉(zhuǎn)測量。測量路徑規(guī)劃測量路徑規(guī)劃 逆向技術(shù)測量實例測量實例 渦輪葉片模具渦輪葉片模具葉片模具型面數(shù)據(jù)葉片模具型面數(shù)據(jù) 葉片模具邊界數(shù)據(jù)葉片模具邊界數(shù)據(jù) 共采集數(shù)據(jù)點共采集數(shù)據(jù)點24500個個 。逆向技術(shù)測量實例測量實例 不同葉片的不同葉片的3D-CT3D-CT層析斷層層析斷層 自主

10、研發(fā)的高解析度自主研發(fā)的高解析度3D-CT實驗系統(tǒng)實驗系統(tǒng)不同葉片的不同葉片的3D-CT層析斷層層析斷層 逆向技術(shù)測量實例測量實例 基于雙目視覺的三維數(shù)據(jù)獲取基于雙目視覺的三維數(shù)據(jù)獲取自主研發(fā)的實驗掃描系統(tǒng)自主研發(fā)的實驗掃描系統(tǒng)蒙皮模具（蒙皮模具（ 長長5m）共采集數(shù)據(jù)點共采集數(shù)據(jù)點341212341212個個 成型面點云圖成型面點云圖逆向技術(shù)1. 數(shù)字化測量數(shù)字化測量2. 測量數(shù)據(jù)預(yù)處理測量數(shù)據(jù)預(yù)處理3. 三維重構(gòu)三維重構(gòu)4. 坐標配準坐標配準5. 誤差分析誤差分析逆向工程關(guān)鍵技術(shù)逆向工程關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)品產(chǎn)品實物實物數(shù)字數(shù)字測量測量數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)處理處理三維三維重構(gòu)重構(gòu)坐標坐標配準配準誤差誤差分析分析

11、CAD模型模型設(shè)計設(shè)計數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)逆向技術(shù)產(chǎn)品外形數(shù)據(jù)是通過坐標測量機來獲取的，一方面，無論是接觸產(chǎn)品外形數(shù)據(jù)是通過坐標測量機來獲取的，一方面，無論是接觸式的數(shù)控測量機還是非接觸式的激光掃描機，不可避免地會引入數(shù)式的數(shù)控測量機還是非接觸式的激光掃描機，不可避免地會引入數(shù)據(jù)誤差，尤其是尖銳邊和產(chǎn)品邊界附近的測量數(shù)據(jù)，測量數(shù)據(jù)中的據(jù)誤差，尤其是尖銳邊和產(chǎn)品邊界附近的測量數(shù)據(jù)，測量數(shù)據(jù)中的壞點，可能使該點及其周圍的曲面片偏離原曲面。另外，由于激光壞點，可能使該點及其周圍的曲面片偏離原曲面。另外，由于激光掃描的應(yīng)用，曲面測量會產(chǎn)生海量的數(shù)據(jù)點，這樣在造型之前應(yīng)對掃描的應(yīng)用，曲面測量會產(chǎn)生海量的數(shù)據(jù)點，這樣

12、在造型之前應(yīng)對數(shù)據(jù)進行精簡。數(shù)據(jù)進行精簡。主要包括以下內(nèi)容：主要包括以下內(nèi)容： 壞點去除，點云精簡，數(shù)據(jù)插補，數(shù)據(jù)平滑，數(shù)據(jù)分割壞點去除，點云精簡，數(shù)據(jù)插補，數(shù)據(jù)平滑，數(shù)據(jù)分割測量數(shù)據(jù)預(yù)處理測量數(shù)據(jù)預(yù)處理逆向技術(shù)壞點又稱跳點，通常由于測量設(shè)備的標定參數(shù)發(fā)生改變和測量環(huán)壞點又稱跳點，通常由于測量設(shè)備的標定參數(shù)發(fā)生改變和測量環(huán)境突然變化造成的，對于手動人工測量，還會由于誤操作是測量數(shù)境突然變化造成的，對于手動人工測量，還會由于誤操作是測量數(shù)據(jù)失真。據(jù)失真。壞點對曲線、曲面的光順性影響較大，因此測量數(shù)據(jù)預(yù)處理首先壞點對曲線、曲面的光順性影響較大，因此測量數(shù)據(jù)預(yù)處理首先就是要去除數(shù)據(jù)點集中的壞點。就是

13、要去除數(shù)據(jù)點集中的壞點。常用方法如下：常用方法如下：1. 直觀檢查法直觀檢查法2. 曲線檢查法曲線檢查法3. 弦高差法弦高差法測量數(shù)據(jù)預(yù)處理測量數(shù)據(jù)預(yù)處理 壞點去除壞點去除逆向技術(shù)當測量數(shù)據(jù)過密，不但會影響曲面的重構(gòu)速度，而且在重構(gòu)曲面的曲率當測量數(shù)據(jù)過密，不但會影響曲面的重構(gòu)速度，而且在重構(gòu)曲面的曲率較小處還會影響曲面的光順性。因此，在進行曲面重構(gòu)前，需要建立數(shù)據(jù)較小處還會影響曲面的光順性。因此，在進行曲面重構(gòu)前，需要建立數(shù)據(jù)的空間鄰域關(guān)系和精簡數(shù)據(jù)。的空間鄰域關(guān)系和精簡數(shù)據(jù)。在均勻精簡方法中，通過以某一點定義采樣立方體，求立方體內(nèi)其余點在均勻精簡方法中，通過以某一點定義采樣立方體，求立方體

14、內(nèi)其余點到該點的距離，再根據(jù)平均距離和用戶指定保留點的百分比進行精簡。到該點的距離，再根據(jù)平均距離和用戶指定保留點的百分比進行精簡。測量數(shù)據(jù)預(yù)處理測量數(shù)據(jù)預(yù)處理 點云精簡點云精簡3p 保留每個子立方體中距中心點保留每個子立方體中距中心點最近的點。最近的點。逆向技術(shù)測量數(shù)據(jù)（測量數(shù)據(jù)（24500個） 處理后的數(shù)據(jù)（處理后的數(shù)據(jù)（ 4607個）個）測量數(shù)據(jù)預(yù)處理測量數(shù)據(jù)預(yù)處理數(shù)據(jù)精簡實例數(shù)據(jù)精簡實例 精簡原則：精簡原則：精簡距離為精簡距離為2mm，精簡后的點云在空間分布均勻，適合，精簡后的點云在空間分布均勻，適合數(shù)據(jù)的后續(xù)處理。數(shù)據(jù)的后續(xù)處理。 逆向技術(shù)由于實物拓撲結(jié)構(gòu)以及測量機的限制，一方面在實

15、物數(shù)字化時會由于實物拓撲結(jié)構(gòu)以及測量機的限制，一方面在實物數(shù)字化時會存在一些探頭無法測到的區(qū)域，另一種情況則是實物零件中存在表存在一些探頭無法測到的區(qū)域，另一種情況則是實物零件中存在表面凹邊、孔及槽等，使曲面出現(xiàn)缺口，這樣在造型時就會出現(xiàn)數(shù)據(jù)面凹邊、孔及槽等，使曲面出現(xiàn)缺口，這樣在造型時就會出現(xiàn)數(shù)據(jù)空白現(xiàn)象，影響曲面的逆向建模?？瞻赚F(xiàn)象，影響曲面的逆向建模。目前應(yīng)用于逆向工程的數(shù)據(jù)插補方法主要有目前應(yīng)用于逆向工程的數(shù)據(jù)插補方法主要有1. 實物填充法實物填充法2. 造型設(shè)計法造型設(shè)計法3. 曲線、曲面插值補充法曲線、曲面插值補充法測量數(shù)據(jù)預(yù)處理測量數(shù)據(jù)預(yù)處理 數(shù)據(jù)插補數(shù)據(jù)插補逆向技術(shù)由于在數(shù)據(jù)測

16、量過程中受到各種人為和隨機因素的影響，使得測量結(jié)果由于在數(shù)據(jù)測量過程中受到各種人為和隨機因素的影響，使得測量結(jié)果包含噪聲，為了降低或消除噪聲對后續(xù)建模質(zhì)量的影響，需要對數(shù)據(jù)進行包含噪聲，為了降低或消除噪聲對后續(xù)建模質(zhì)量的影響，需要對數(shù)據(jù)進行平滑濾波。數(shù)據(jù)平滑主要針對掃描線數(shù)據(jù)，如果數(shù)據(jù)點是無序的，將影響平滑濾波。數(shù)據(jù)平滑主要針對掃描線數(shù)據(jù)，如果數(shù)據(jù)點是無序的，將影響平滑的效果。平滑的效果。通常采用的濾波算法：通常采用的濾波算法：1. 標準高斯標準高斯(Gaussian)法法2. 平均平均(Averaging)法法3. 中值中值(Median) 法，法，測量數(shù)據(jù)預(yù)處理測量數(shù)據(jù)預(yù)處理 數(shù)據(jù)平滑數(shù)據(jù)

17、平滑逆向技術(shù)數(shù)據(jù)分割是根據(jù)組成實物外形曲面的子曲面類型，將屬于同一子曲面類數(shù)據(jù)分割是根據(jù)組成實物外形曲面的子曲面類型，將屬于同一子曲面類型的數(shù)據(jù)成祖，這樣全部數(shù)據(jù)將劃分成代表不同曲面類型的數(shù)據(jù)域，為后型的數(shù)據(jù)成祖，這樣全部數(shù)據(jù)將劃分成代表不同曲面類型的數(shù)據(jù)域，為后續(xù)的曲面模型重建提供方便。續(xù)的曲面模型重建提供方便。常用方法：常用方法：1. 基于測量的分割基于測量的分割2. 自動分割自動分割測量數(shù)據(jù)預(yù)處理測量數(shù)據(jù)預(yù)處理 數(shù)據(jù)分割數(shù)據(jù)分割測量數(shù)據(jù)點測量數(shù)據(jù)點 數(shù)據(jù)點分割數(shù)據(jù)點分割 擬合擬合29個二次曲面?zhèn)€二次曲面線框圖線框圖 渲染圖渲染圖逆向技術(shù)測量數(shù)據(jù)預(yù)處理測量數(shù)據(jù)預(yù)處理 數(shù)據(jù)分割實例數(shù)據(jù)分割實

18、例儀表盤原始點云數(shù)據(jù)儀表盤原始點云數(shù)據(jù) 分割后的點云分割后的點云根據(jù)形狀分析，將點云分割為三部分：左端面，中間面，右端面。根據(jù)形狀分析，將點云分割為三部分：左端面，中間面，右端面。逆求軟件提供逆求軟件提供多種分割點云的方法多種分割點云的方法逆向技術(shù)1. 數(shù)字化測量數(shù)字化測量2. 測量數(shù)據(jù)預(yù)處理測量數(shù)據(jù)預(yù)處理3. 三維重構(gòu)三維重構(gòu)4. 坐標配準坐標配準5. 誤差分析誤差分析逆向工程關(guān)鍵技術(shù)逆向工程關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)品產(chǎn)品實物實物數(shù)字數(shù)字測量測量數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)處理處理三維三維重構(gòu)重構(gòu)坐標坐標配準配準誤差誤差分析分析CAD模型模型設(shè)計設(shè)計數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)逆向技術(shù)在逆向工程中，實物的三維在逆向工程中，實物的三維CADCAD

19、模型重構(gòu)是整個過程最關(guān)鍵、最模型重構(gòu)是整個過程最關(guān)鍵、最復(fù)雜的一環(huán)，因為后續(xù)的產(chǎn)品加工制造、快速原型制造、虛擬制造復(fù)雜的一環(huán)，因為后續(xù)的產(chǎn)品加工制造、快速原型制造、虛擬制造仿真、工程分析和產(chǎn)品的再設(shè)計等應(yīng)用都需要仿真、工程分析和產(chǎn)品的再設(shè)計等應(yīng)用都需要CADCAD數(shù)學(xué)模型的支持。數(shù)學(xué)模型的支持。這些應(yīng)用都不同程度地要求重構(gòu)的這些應(yīng)用都不同程度地要求重構(gòu)的CADCAD模型能準確還原實物樣件。整模型能準確還原實物樣件。整個環(huán)節(jié)具有工作量大、技術(shù)性強的特點，同時工作的進行受設(shè)備硬個環(huán)節(jié)具有工作量大、技術(shù)性強的特點，同時工作的進行受設(shè)備硬件和操作者兩個因素的影響。件和操作者兩個因素的影響。三維重構(gòu)三維

20、重構(gòu)點云圖點云圖 三維模型三維模型逆向技術(shù)目前成熟的模型重構(gòu)方法根據(jù)數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)來源、造型方式和曲目前成熟的模型重構(gòu)方法根據(jù)數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)來源、造型方式和曲面表示可分為：面表示可分為：按數(shù)據(jù)類型：按數(shù)據(jù)類型：分為有序點和散亂點的重構(gòu)；分為有序點和散亂點的重構(gòu)；按測量機的類型：按測量機的類型：分為基于分為基于CMMCMM、激光點云、激光點云、CTCT數(shù)據(jù)和光學(xué)測量數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)和光學(xué)測量數(shù)據(jù)的重構(gòu)；的重構(gòu)；按造型方式：按造型方式：可分為基于曲線的模型重構(gòu)和基于曲面的直接擬合；可分為基于曲線的模型重構(gòu)和基于曲面的直接擬合；按曲面表示方法：按曲面表示方法：分為邊界表示、四邊分為邊界表示、四邊B B樣條表

21、示、三角面片和三角樣條表示、三角面片和三角網(wǎng)格表示的模型重構(gòu)等。網(wǎng)格表示的模型重構(gòu)等。 在模型重構(gòu)之前，應(yīng)詳細了解模型的前期信息和后續(xù)應(yīng)用要求，以在模型重構(gòu)之前，應(yīng)詳細了解模型的前期信息和后續(xù)應(yīng)用要求，以選擇正確有效的造型方法、支撐軟件選擇正確有效的造型方法、支撐軟件 、模型精度和模型質(zhì)量。前期信、模型精度和模型質(zhì)量。前期信息包括實物樣件的幾何特征、數(shù)據(jù)特點等；后續(xù)應(yīng)用包括結(jié)構(gòu)分析、加息包括實物樣件的幾何特征、數(shù)據(jù)特點等；后續(xù)應(yīng)用包括結(jié)構(gòu)分析、加工、制作模具、快速原型等。工、制作模具、快速原型等。三維重構(gòu)三維重構(gòu)常用方法常用方法逆向技術(shù)1. 數(shù)字化測量數(shù)字化測量2. 測量數(shù)據(jù)預(yù)處理測量數(shù)據(jù)預(yù)處

22、理3. 三維重構(gòu)三維重構(gòu)4. 坐標配準坐標配準5. 誤差分析誤差分析逆向工程關(guān)鍵技術(shù)逆向工程關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)品產(chǎn)品實物實物數(shù)字數(shù)字測量測量數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)處理處理三維三維重構(gòu)重構(gòu)坐標坐標配準配準誤差誤差分析分析CAD模型模型設(shè)計設(shè)計數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)逆向技術(shù) 坐標配準坐標配準 實現(xiàn)測量數(shù)據(jù)和被測物設(shè)計模型的坐標配準，為誤差分析做準實現(xiàn)測量數(shù)據(jù)和被測物設(shè)計模型的坐標配準，為誤差分析做準備，配準精度直接影響后續(xù)整體誤差結(jié)果的可靠性。備，配準精度直接影響后續(xù)整體誤差結(jié)果的可靠性。 測量數(shù)據(jù)模型與測量數(shù)據(jù)模型與CADCAD模型間的配準重點：模型間的配準重點： 選擇基準選擇基準 坐標變換坐標變換選擇基準選擇基準: : 測量時，

23、標定基準點，配準時，基準定位點和被測件上的設(shè)計點重合；測量時，標定基準點，配準時，基準定位點和被測件上的設(shè)計點重合； 根據(jù)被測物的幾何特性自定義。根據(jù)被測物的幾何特性自定義。逆向技術(shù) 坐標配準實例坐標配準實例配準基準：配準基準： 指定的點。指定的點。逆向技術(shù) 坐標配準實例坐標配準實例坐標配準坐標配準配準基準：配準基準： 由前緣半徑圓心，由前緣半徑圓心， 尾緣半徑圓心和尾緣半徑圓心和 封閉圖形的形心組成的三角形。封閉圖形的形心組成的三角形。逆向技術(shù) 坐標配準實例坐標配準實例配準前配準前 配準后配準后配準基準：幾何運算得到特殊的幾何約束。配準基準：幾何運算得到特殊的幾何約束。逆向技術(shù) 坐標配準實例

24、坐標配準實例配準基準：幾何運算得到特殊的幾何約束。配準基準：幾何運算得到特殊的幾何約束。（1 1）平面）平面1 1的法向與的法向與Z Z軸同向約束關(guān)系；軸同向約束關(guān)系；（2 2）圓柱面）圓柱面1 1的軸線與的軸線與Z Z軸重合約束關(guān)系；軸重合約束關(guān)系；（3 3）平面）平面2 2與與 XYXY平面的重合約束關(guān)系；平面的重合約束關(guān)系；（4 4）求圓柱面）求圓柱面2 2和自由曲面的交線，該交線與葉片出口端交線的重合約束關(guān)系。和自由曲面的交線，該交線與葉片出口端交線的重合約束關(guān)系。 配準算法配準算法.doc逆向技術(shù)1. 數(shù)字化測量數(shù)字化測量2. 測量數(shù)據(jù)預(yù)處理測量數(shù)據(jù)預(yù)處理3. 三維重構(gòu)三維重構(gòu)4.

25、坐標配準坐標配準5. 誤差分析誤差分析逆向工程關(guān)鍵技術(shù)逆向工程關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)品產(chǎn)品實物實物數(shù)字數(shù)字測量測量數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)處理處理三維三維重構(gòu)重構(gòu)坐標坐標配準配準誤差誤差分析分析CAD模型模型設(shè)計設(shè)計數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)逆向技術(shù)影響誤差的主要要素：影響誤差的主要要素：（1 1）產(chǎn)品原型誤差）產(chǎn)品原型誤差 （2 2）數(shù)據(jù)采集誤差）數(shù)據(jù)采集誤差（3 3）曲面重構(gòu)時產(chǎn)生的誤差）曲面重構(gòu)時產(chǎn)生的誤差（4 4）模型配準誤差）模型配準誤差 誤差分析誤差分析逆向技術(shù)由于逆向工程是根據(jù)實物原型來重構(gòu)模型的，但原產(chǎn)品在制造由于逆向工程是根據(jù)實物原型來重構(gòu)模型的，但原產(chǎn)品在制造時會存在制造誤差，使實物幾何尺寸和設(shè)計參數(shù)之間存在偏差，如時

26、會存在制造誤差，使實物幾何尺寸和設(shè)計參數(shù)之間存在偏差，如果原型是使用過的還存在磨損誤差。果原型是使用過的還存在磨損誤差。實際零件實際零件 測量點云測量點云原型誤差一般較小，其大小一般在原設(shè)計的尺寸公差范圍內(nèi)。原型誤差一般較小，其大小一般在原設(shè)計的尺寸公差范圍內(nèi)。 誤差分析誤差分析產(chǎn)品原型誤差產(chǎn)品原型誤差 逆向技術(shù) 測量誤差包括測量設(shè)備系統(tǒng)誤差、測量人員視覺和操作誤差測量誤差包括測量設(shè)備系統(tǒng)誤差、測量人員視覺和操作誤差、產(chǎn)品變形誤差和測頭半徑補償誤差等。測量誤差和設(shè)備環(huán)境、測、產(chǎn)品變形誤差和測頭半徑補償誤差等。測量誤差和設(shè)備環(huán)境、測量人員的經(jīng)驗等。量人員的經(jīng)驗等。 誤差分析誤差分析 數(shù)據(jù)采集誤差

27、數(shù)據(jù)采集誤差逆向技術(shù) 主要是在逆向工程軟件中進行模型重構(gòu)時，曲線、曲面的擬合主要是在逆向工程軟件中進行模型重構(gòu)時，曲線、曲面的擬合誤差，目前的軟件常采用最小二乘法誤差，目前的軟件常采用最小二乘法 逼近來進行樣條曲線、曲面擬逼近來進行樣條曲線、曲面擬合，因此存在一個允差大小控制問題。合，因此存在一個允差大小控制問題。 誤差分析誤差分析曲面重構(gòu)時產(chǎn)生的誤差曲面重構(gòu)時產(chǎn)生的誤差蒙皮面板測量蒙皮面板測量 測量點云測量點云 點云處理點云處理逆向技術(shù) 誤差分析誤差分析 模型配準誤差模型配準誤差 在模型配準過程中，為保證輪廓邊界的貼合和共線，配合零件的測量邊在模型配準過程中，為保證輪廓邊界的貼合和共線，配合零件的測量邊界輪廓必須調(diào)整為一條配合線，這樣對配合零件表面造型時會帶來誤差，為界輪廓必須調(diào)整為一條配合線，這樣對配合零件表面造型時會帶來誤差，為減小誤差，輪廓線測量和曲線擬合時要求精確減小誤差，輪廓線測量和曲線擬合時要求精確 數(shù)據(jù)匹配就是實現(xiàn)測量數(shù)據(jù)和被測物設(shè)計模型的坐標配準，其匹配精度數(shù)據(jù)匹配就是實現(xiàn)測量數(shù)據(jù)和被測物設(shè)計模型的坐標配準，其匹配精度直接影響后續(xù)整體誤差結(jié)果的可靠性。直接影響后續(xù)整體誤差結(jié)果的可靠性。配準