roe逆向工程學模流分析

1、 Pro e逆向工程的流程在瞬息萬變的產(chǎn)品市場中，能否快速地生產(chǎn)出合乎市場要求的產(chǎn)品就成為企業(yè)成敗的關(guān)鍵，而往往我們都會遇到這樣的難題，就是客戶給你的只有一個實物樣品或手板模型，沒有圖紙或CAD數(shù)據(jù)檔案，工程人員沒法得到準確的尺寸，制造模具就更為煩雜。用傳統(tǒng)的雕刻方法，時間長而效果不佳，這時候你就需要一個一體化的解決方案：從樣品數(shù)據(jù)產(chǎn)品，逆向工程系統(tǒng)就專門為制造業(yè)提供了一個全新、高效的三維制造路線。逆向工程通常是以專案方式執(zhí)行一模型的仿制工作。往往擬制作的產(chǎn)品沒有原始設(shè)計圖檔，而是委托單位交付一件樣品或模型，如木鞋模、高爾夫球頭、玩具、電氣外殼結(jié)構(gòu)等，請制作單位復制（Copy）出來。傳統(tǒng)的復制

2、方法是用立體雕刻機或液壓三次元靠模銑床制作出一比一成等比例的模具，再進行量產(chǎn)。這種方法屬稱類比式（Analog type）復制，無法建立工件尺寸圖檔，也無法做任何的外形修改，已漸漸為新型數(shù)位化的逆向工程系統(tǒng)所取代。逆向工程是由高速三維激光掃描機對已有的樣品或模型進行準確、高速的掃描，得到其三維輪廓數(shù)據(jù)，配合反求軟件進行曲向重構(gòu)，并對重構(gòu)的曲面進行在線精度分析、評價構(gòu)造效果，最終生成IGES或STL數(shù)據(jù)，據(jù)此就能進行快速成型或CNC數(shù)控加工。IGES數(shù)據(jù)可傳給一般的CAD系統(tǒng)（如：UG、PRO-E等），進行進一步修改和再設(shè)計。另外，也可傳給一些CAM系統(tǒng)（如：UG、MASTERCAM、SMART

3、-CAM等），做刀具路徑設(shè)定，產(chǎn)生數(shù)控代碼，由CNC機床將實體加工出來。STL數(shù)據(jù)經(jīng)曲面斷層處理后，直接由激光快速成型方式將實體制作出來。以上過程就是逆向工程的流程。 Pro e逆向工程的流程Imageware Imageware 逆向工程軟件的主要產(chǎn)品有： Surfacer逆向工程工具和 class 1 曲面生成工具 Verdict對測量數(shù)據(jù)和CAD數(shù)據(jù)進行對比評估 Build it提供實時測量能力，驗證產(chǎn)品的制造性 RPMView功能與 Verdict 相似，主要用于提供三維報告 Imageware 由于在逆向工程方面具有技術(shù)先進性，產(chǎn)品一經(jīng)推出就占領(lǐng)了很大市場分額，軟件收益正以 47%

4、的年速率快速增長。 Surfacer 是 Imageware 的主要產(chǎn)品，主要用來做逆向工程，它處理數(shù)據(jù)的流程遵循點曲線曲面原則，流程簡單清晰，軟件易于使用。其流程如下： 讀入點陣數(shù)據(jù)。 Surfacer 可以接收幾乎所有的三坐標測量數(shù)據(jù)，此外還可以接收其它格式，例如：STL、VDA 等。 將分離的點陣對齊在一起(如果需要)。 有時候由于零件形狀復雜，一次掃描無法獲得全部的數(shù)據(jù)，或是零件較大無法一次掃描完成，這就需要移動或旋轉(zhuǎn)零件，這樣會得到很多單獨的點陣。Surfacer可以利用諸如圓柱面、球面、平面等特殊的點信息將點陣準確對齊。 對點陣進行判斷，去除噪音點(即測量誤差點)。 由于受到測量工

5、具及測量方式的限制，有時會出現(xiàn)一些噪音點，Surfacer 有很多工具來對點陣進行判斷并去掉噪音點，以保證結(jié)果的準確性。 通過可視化點陣觀察和判斷，規(guī)劃如何創(chuàng)建曲面。 根據(jù)需要創(chuàng)建點的網(wǎng)格或點的分段。 Surfacer 能提供很多種生成點的網(wǎng)格和點的分段工具，這些工具使用起來靈活方便，還可以一次生成多個點的分段。 n判斷和決定生成哪種類型的曲線。 曲線可以是精確通過點陣的、也可以是很光順的(捕捉點陣代表的曲線主要形狀)，或介于兩者之間。 創(chuàng)建曲線。 根據(jù)需要創(chuàng)建曲線，可以改變控制點的數(shù)目來調(diào)整曲線。控制點增多則形狀吻合度好，控制點減少則曲線較為光順。 三、曲面創(chuàng)建過程 決定生成那種曲面。 同曲

6、線一樣，可以考慮生成更準確的曲面、更光順的曲面(例如 class 1 曲面)，或兩者兼顧，可根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計需要來決定。 創(chuàng)建曲面的方法很多，可以用點陣直接生成曲面(Fit free form)，可以用曲線通過蒙皮、掃掠、四個邊界線等方法生成曲面，也可以結(jié)合點陣和曲線的信息來創(chuàng)建曲面。還可以通過其它例如園角、過橋面等生成曲面。 比較曲面與點陣的吻合程度，檢查曲面的光順性及與其它曲面的連續(xù)性，同時可以進行修改，例如可以讓曲面與點陣對齊，可以調(diào)整曲面的控制點讓曲面更光順，或?qū)η孢M行重構(gòu)等處理。 英國 Triumph Motorcycles 有限公司的設(shè)計工程師 Chris Chatburn 說：“利

7、用 Surfacer 我們可以在更短的時間內(nèi)完成更多的設(shè)計循環(huán)次數(shù)，這樣可以讓我們減少 50% 的設(shè)計時間?！?動態(tài)的曲面修改工具：允許用戶在交互的方式下試探設(shè)計主題，立刻就可以看到是否美觀和思路是否符合工程觀念。設(shè)計、工程分析、制造的標準都通過精心的構(gòu)造過程考慮進去，所以當每次修改曲面時不需要再重新校核標準。 實時的曲面診斷工具：可以提供諸如任意截面的連續(xù)性、曲面反射線情況、高亮度線、光譜圖、曲率云圖和園柱型光源照射下的反光圖等多種方法，在設(shè)計的任何時候都可以查出曲面缺陷。 強大的處理掃描數(shù)據(jù)能力：根據(jù) Rainbow 圖法(相當于假設(shè)雨水從上面落下，由于形狀差異導致雨水流速差異)、曲率大小

8、變化云圖法(對于一個完全光順的 class 1 曲面，相當于曲率大小變化為零，對于兩個不同曲面，此值會不同)將掃描數(shù)據(jù)分開，這樣可以很快地捕捉產(chǎn)品的主要特征，并迅速建立各個相應曲面，避免了費事的分析和處理。 正是由于 Imageware 在計算機輔助曲面檢查、曲面造型及快速樣件等方面具有其它軟件無可匹敵的強大功能，使它當之無愧的成為逆向工程領(lǐng)域的領(lǐng)導者。 由美國 Raindrop (雨滴)公司出品的逆向工程和三維檢測軟件 Geomagic Studio 可輕易地從掃描所得的點云數(shù)據(jù)創(chuàng)建出完美的多邊形模型和網(wǎng)格，并可自動轉(zhuǎn)換為 NURBS 曲面。該軟件也是除了 Imageware 以外應用最為廣

9、泛的逆向工程軟件。 自動將點云數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為多邊形(Polygons) 快速減少多邊形數(shù)目(Decimate) 把多邊形轉(zhuǎn)換為 NURBS 曲面 曲面分析(公差分析等) 輸出與 CAD/CAM/CAE 匹配的文件格式(IGS、STL、DXF等) 1.從CAD數(shù)模得到的產(chǎn)品模型 2.將CAD模型讀入 Geomagic Studio 3.CAD 設(shè)計模型與從實際模型掃描所得的點云數(shù)據(jù)(不同坐標系) 4.掃描數(shù)據(jù)與CAD模型的自動對合 5.掃描數(shù)據(jù)與CAD模型的自動對齊 6.誤差以彩色圖形直觀顯示 8. Qualify 的結(jié)果可以輸出為 HTML 格式 CopyCAD CopyCAD 簡單的用戶界面允許

10、用戶在盡可能短的時間內(nèi)進行生產(chǎn)，并且能夠快速掌握其功能，既使對于初次使用者也能做到這點。使用 CopyCAD 的用戶將能夠快速編輯數(shù)字化數(shù)據(jù)，產(chǎn)生具有高質(zhì)量的復雜曲面。該軟件系統(tǒng)可以完全控制曲面邊界的選取，然后根據(jù)設(shè)定的公差能夠自動產(chǎn)生光滑的多塊曲面，同時，CopyCAD 還能夠確保在連接曲面之間的正切的連續(xù)性。 該軟件的主要功能如下： 數(shù)字化點數(shù)據(jù)輸入 DUCT 圖形和三角模型文件 分隔的 ASCII 碼和 NC 文件 激光掃描器、三維掃描器和 SCANTRON PC ArtCAM Renishaw MOD 文件 點操作 能夠進行相加、相減、刪除、移動以及點的隱藏和標記等點編輯 能夠為測量探

11、針大小對模型的三維偏置進行補償 能夠進行模型的轉(zhuǎn)換、縮放、旋轉(zhuǎn)和鏡像等模型轉(zhuǎn)換 能夠?qū)ζ矫?、多邊形或其它模型進行模型裁剪 在用戶定義的公差和選項內(nèi)的數(shù)字化模型的三角測量，包括： 原始的法線設(shè)置 尖銳尖銳特征強化 特征匹配來自點法線數(shù)據(jù)的特征 關(guān)閉三角測量為了快速繪圖可以關(guān)閉模型 特征線的產(chǎn)生 邊界轉(zhuǎn)換模型外邊緣為特征線 間斷為找到簡單的特征(如凸出和凹下)而探測數(shù)據(jù)里的尖銳邊緣 能夠轉(zhuǎn)換數(shù)字化掃描線為特征線 輸入的數(shù)據(jù)能夠從點文件中摘錄多線條和樣條曲線 通過在三角測量模型上跟蹤直線產(chǎn)生多樣化曲面 在連接的曲面之間，用已存在的曲面定義帶有選項的正切連續(xù)性的邊界 使用特征線指導和加快曲面定義 曲面

12、錯誤檢查 比較曲面與數(shù)字化點數(shù)據(jù) 報告最大限、中間值和標準值的錯誤背離 錯誤圖形形象地顯示變化 IGES、CADDS4X STL ASCII 碼和二進制 DUCT 圖形、三角模型和曲面 分隔的 ASCII 碼 RapidForm RapidForm 是韓國 INUS 公司出品的全球四大逆向工程軟件之一，RapidForm 提供了新一代運算模式，可實時將點云數(shù)據(jù)運算出無接縫的多邊形曲面，使它成為 3D Scan 后處理之最佳化的接口。RapidForm 也將使您的工作效率提升，使 3D 掃描設(shè)備的運用范圍擴大，改善掃描品質(zhì)。 多點云數(shù)據(jù)管理介面 高級光學 3D 掃描儀會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)(可達 10

13、0,000 200,000點)，由于數(shù)據(jù)非常龐大，因此需要昂貴的電腦硬件才可以運算，現(xiàn)在 RapidForm 提供記憶管理技術(shù)(使用更少的系統(tǒng)資源)可縮短您處理數(shù)據(jù)的時間。 多點云處理技術(shù) 可以迅速處理龐大的點云數(shù)據(jù)，不論是稀疏的點云還是跳點都可以輕易地轉(zhuǎn)換成非常好的點云， RapidForm 提供過濾點云工具以及分析表面偏差的技術(shù)來消除 3D 掃描儀所產(chǎn)生的不良點云。 快速點云轉(zhuǎn)換成多邊形曲面的計算法 在所有逆向工程軟件中，RapidForm 提供一個特別的計算技術(shù)，針對 3D 及 2D 處理是同類型計算，軟件提供了一個最快最可靠的計算方法，可以將點云快速計算出多邊形曲面。RapidForm

14、 能處理無順序排列的點數(shù)據(jù)以及有順序排列的點數(shù)據(jù)。 彩色點云數(shù)據(jù)處理 RapidForm 支持彩色 3D 掃描儀，可以生成最佳化的多邊形，并將顏色信息映像在多邊形模型中。在曲面設(shè)計過程中，顏色信息將完整保存，也可以運用 RP 成型機制作出有顏色信息的模型。RapidForm 也提供上色功能，通過實時上色編輯工具，使用者可以直接對模型編輯自己喜歡的顏色。 多個點掃描數(shù)據(jù)有可能經(jīng)手動方式將特殊的點云加以合并，當然，RapidForm 也提供一技術(shù)，使用者可以方便地對點云數(shù)據(jù)進行各種各樣的合并。 該文章轉(zhuǎn)自【CAD設(shè)計師網(wǎng)站-urlhttp:/www.CadD/url】轉(zhuǎn)載請保留版權(quán) 原文鏈接： P

15、ro e逆向工程的流程 逆向工程是相對于現(xiàn)在的正向工程而言，正向工程就是我們先設(shè)計有圖紙，然后按圖紙加工出產(chǎn)品實物，而逆向工程是以目前已有的實物通過三維激光超數(shù)及逆向軟件處理，還原為電腦模型，并且可以修改和改進。逆向工程的概念逆向工程（Reverse Engineering,RE）是對產(chǎn)品設(shè)計過程的一種描述。在工程技術(shù)人員的一般概念中，產(chǎn)品設(shè)計過程是一個從無到有的過程，即設(shè)計人員首先在大腦中構(gòu)思產(chǎn)品的外形、性能和大致的技術(shù)參數(shù)等，然后通過繪制圖紙建立產(chǎn)品的三維數(shù)字化模型，最終將這個模型轉(zhuǎn)入到制造流程中，完成產(chǎn)品的整個設(shè)計制造周期。這樣的產(chǎn)品設(shè)計過程我們稱為“正向設(shè)計”過程。逆向工程產(chǎn)品設(shè)計可以

16、認為是一個“從有到無”的過程。簡單地說，逆向工程產(chǎn)品設(shè)計就是根據(jù)已經(jīng)存在的產(chǎn)品模型，反向推出產(chǎn)品設(shè)計數(shù)據(jù)（包括設(shè)計圖紙或數(shù)字模型）的過程。從這個意義上說，逆向工程在工業(yè)設(shè)計中的應用已經(jīng)很久了。早期的船舶工業(yè)中常用的船體放樣設(shè)計就是逆向工程的很好實例。隨著計算機技術(shù)在制造領(lǐng)域的廣泛應用，特別是數(shù)字化測量技術(shù)的迅猛發(fā)展，基于測量數(shù)據(jù)的產(chǎn)品造型技術(shù)成為逆向工程技術(shù)關(guān)注的主要對象。通過數(shù)字化測量設(shè)備（如坐標測量機、激光測量設(shè)備等）獲取的物體表面的空間數(shù)據(jù)，需要利用逆向工程技術(shù)建立產(chǎn)品的三維模型，進而利用CAM系統(tǒng)完成產(chǎn)品的制造。因此，逆向工程技術(shù)可以認為是將產(chǎn)品樣件轉(zhuǎn)化為三維模型的相關(guān)數(shù)字化技術(shù)和幾何

17、建模技術(shù)的總稱。逆向工程的實施過程是多領(lǐng)域、多學科的協(xié)同過程。從圖1中我們可以看出，逆向工程的整個實施過程包括了從測量數(shù)據(jù)采集、處理到常規(guī)CAD/CAM系統(tǒng)，最終與產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（PDM系統(tǒng)）融合的過程。工程的實施需要人員和技術(shù)的高度協(xié)同、融合。 逆向工程實施原理：逆向工程在CAD/CAM系統(tǒng)中的作用逆向工程技術(shù)不是一個孤立的技術(shù)，它和測量技術(shù)及現(xiàn)有CAD/CAM系統(tǒng)有著千絲萬縷的聯(lián)系。但是在實際應用過程中，由于大多數(shù)工程技術(shù)人員對逆向工程技術(shù)不夠了解，將逆向工程技術(shù)與現(xiàn)有CAD/CAM技術(shù)等同起來，用現(xiàn)有CAD/CAM系統(tǒng)的技術(shù)水平要求逆向工程技術(shù)，往往造成人們對逆向工程技術(shù)的不信任和誤解

18、。從理論角度分析，逆向工程技術(shù)能夠按照產(chǎn)品的測量數(shù)據(jù)重建出與現(xiàn)有CAD/CAM系統(tǒng)完全兼容的三維模型，這是逆向工程技術(shù)的最終實現(xiàn)目標。但是我們應該看到，目前人們所掌握的技術(shù)，包括工程上的和純理論上的（如曲面建模理論），都還無法滿足這種要求。特別是針對目前比較流行的大規(guī)?！包c云”數(shù)據(jù)建模，更是遠未達到可以直接在CAD系統(tǒng)中應用的程度。因此我們認為，目前逆向工程CAD技術(shù)與現(xiàn)有CAD/CAM系統(tǒng)的關(guān)系只能是一種相輔相成的關(guān)系?，F(xiàn)有CAD/CAM系統(tǒng)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，無論從理論還是實際應用上都已經(jīng)十分成熟，在這種狀況下，現(xiàn)有CAD/CAM系統(tǒng)不會也不可能為了滿足逆向工程建模的特殊要求變更系統(tǒng)底層。另

19、一方面，逆向工程技術(shù)中用到的大量建模方法完全可以借鑒現(xiàn)有CAD/CAM系統(tǒng)，不需要另外搭建新平臺?；谶@種分析，我們認為逆向工程技術(shù)在整個制造體系鏈中處于從屬、輔助建模的地位，逆向工程技術(shù)可以利用現(xiàn)有CAD/CAM系統(tǒng)，幫助其實現(xiàn)自身無法完成的工作。有了這種認識，我們就可以明白為什么逆向工程技術(shù)（包括相應的軟件）始終不是市場上的主流，而大多數(shù)CAD/CAM系統(tǒng)又均包含逆向工程模塊或第三方軟件包這樣一種情況。 逆向工程技術(shù)在模具行業(yè)中的應用從逆向工程的概念和技術(shù)特點可以看出，逆向工程的應用領(lǐng)域主要是飛機、汽車、玩具和家電等模具相關(guān)行業(yè)。近年來隨著生物、材料技術(shù)的發(fā)展，逆向工程技術(shù)也開始應用在人工

20、生物骨骼等醫(yī)學領(lǐng)域。但是其最主要的應用領(lǐng)域還是在模具行業(yè)。由于模具制造過程中經(jīng)常需要反復試沖和修改模具型面。若測量最終符合要求的模具并反求出其數(shù)字化模型，在重復制造該模具時就可運用這一備用數(shù)字模型生成加工程序，可以大大提高模具生產(chǎn)效率，降低模具制造成本。逆向工程技術(shù)在我國，特別是以生產(chǎn)各種汽車、玩具配套件的地區(qū)、企業(yè)有著十分廣闊的應用前景。這些地區(qū)、企業(yè)經(jīng)常需要根據(jù)客戶提供的樣件制造出模具或直接加工出產(chǎn)品。在這些企業(yè)，測量設(shè)備和CAD/CAM系統(tǒng)是必不可少的，但是由于逆向工程技術(shù)應用不夠完善，嚴重影響了產(chǎn)品的精度以及生產(chǎn)周期。因此，逆向工程技術(shù)與CAD/CAM系統(tǒng)的結(jié)合對這些企業(yè)的應用有重要意

21、義。這一點我們在多年的技術(shù)服務(wù)過程中深有體會。一方面各個模具企業(yè)非常歡迎在企業(yè)推廣逆向工程技術(shù)，但另一方面又苦于缺乏必要的指導和合適的軟件產(chǎn)品。這種情況嚴重制約了逆向工程技術(shù)在模具行業(yè)的推廣。與CAD/CAM系統(tǒng)在我國幾十年的應用時間相比，逆向工程技術(shù)為工程技術(shù)人員所了解只有十幾年甚至幾年的時間。時間雖短，但逆向工程技術(shù)廣泛的應用前景已經(jīng)為大多數(shù)工程技術(shù)人員所關(guān)注，這對提高我國模具制造行業(yè)的整體技術(shù)含量，進而提高產(chǎn)品的市場競爭力具有重要的推動作用。 逆向工程軟件逆向工程的實施需要逆向工程軟件的支撐。逆向工程軟件的主要作用是接收來自測量設(shè)備的產(chǎn)品數(shù)據(jù)，通過一系列的編輯操作，得到品質(zhì)優(yōu)良的曲線或曲

22、面模型，并通過標準數(shù)據(jù)格式將這些曲線曲面數(shù)據(jù)輸送到現(xiàn)有CAD/CAM系統(tǒng)中，在這些系統(tǒng)中完成最終的產(chǎn)品造型。由于無法完全滿足用戶對產(chǎn)品造型的需求，因此逆向工程CAD軟件很難與現(xiàn)有主流CAD/CAM系統(tǒng)，如CATIA、UG、Pro/ENGINEER和SolidWorks等抗衡。很多逆向工程軟件成為這些CAD/CAM系統(tǒng)的第三方軟件。如UG采用ImageWare作為UG系列產(chǎn)品中完成逆向工程造型的軟件，Pro/ENGINEER采用ICEM Surf作為逆向工程模塊的支撐軟件。此外還有一些獨立的逆向工程軟件，如GeoMagic等，這些軟件一般具有多元化的功能。例如，GeoMagic除了處理幾何曲面造

23、型以外，還可以處理以CT、MRI數(shù)據(jù)為代表的斷層界面數(shù)據(jù)造型，從而使軟件在醫(yī)療成像領(lǐng)域具有相當?shù)母偁幜?。另外一些逆向工程軟件作為整體系列軟件產(chǎn)品中的一部分，無論數(shù)據(jù)模型還是幾何引擎均與系列產(chǎn)品中的其他組件保持一致，這樣做的好處是逆向工程軟件產(chǎn)生的模型可以直接進入CAD或CAM模塊中，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的無縫集成，這類軟件的代表是DELCAM公司的CopyCAD。下面介紹幾個比較著名的逆向工程軟件。GeoMagic美國RainDrop公司的逆向工程軟件，具有豐富的數(shù)據(jù)處理手段，可以根據(jù)測量數(shù)據(jù)快速構(gòu)造出多張連續(xù)的曲面模型。軟件的應用領(lǐng)域包括了從工業(yè)設(shè)計到醫(yī)療仿真等諸多方面，用戶包括通用汽車、BMW等大制造商。ImageWare作為UG NX中提供的逆向工程造型軟件，ImageWare具有強大的測量數(shù)據(jù)處理、曲面造型、誤差檢測功能?？梢蕴幚韼兹f至幾百萬的點云數(shù)據(jù)。根據(jù)這些點云數(shù)據(jù)構(gòu)造的A級曲面(CLASS )具有良好的品質(zhì)