數(shù)字化設(shè)計(jì)-逆向技術(shù)課件

數(shù)字化設(shè)計(jì)——逆向技術(shù)逆向技術(shù)數(shù)字化設(shè)計(jì)——逆向技術(shù)逆向技術(shù)1逆向工程（ReverseEngineering,RE）,也稱反求工程、反向工程等。逆向工程起源于精密測量和質(zhì)量檢驗(yàn)，它是設(shè)計(jì)下游向設(shè)計(jì)上游反饋信息的回路。20世紀(jì)90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(qiáng)企業(yè)競爭能力的主要位置上。逆向工程所需硬軟件：測量設(shè)備逆向設(shè)計(jì)軟件逆向技術(shù)逆向工程背景

逆向工程（ReverseEngineering,RE）,2逆向工程軟件：Imageware、Raindrop、GeomagicStudio、Paraform、ICEMSurf、CopyCAD等CAD/CAM系統(tǒng)類似模塊，UG—Unigrahics、ProE—Pro/SCAM、Cimatron90—PointCloud等逆向技術(shù)逆向工程背景

接觸式三坐標(biāo)測量儀非觸式三坐標(biāo)測量儀工業(yè)CT測量機(jī)逆向技術(shù)逆向工程背景接觸式三坐標(biāo)測量儀非觸式三坐標(biāo)測量儀工3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/CAE系統(tǒng)CAM系統(tǒng)快速成型RP產(chǎn)品樣件模具PDM系統(tǒng)實(shí)物樣件新產(chǎn)品逆向工程流程圖

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)4逆向技術(shù)數(shù)字化測量測量數(shù)據(jù)預(yù)處理三維重構(gòu)坐標(biāo)配準(zhǔn)誤差分析逆向工程關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)品實(shí)物數(shù)字測量數(shù)據(jù)處理三維重構(gòu)坐標(biāo)配準(zhǔn)誤差分析CAD模型設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)逆向技術(shù)數(shù)字化測量逆向工程關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)品數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)三維坐標(biāo)誤差C5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(jìn)行復(fù)雜曲面的建模、評價、改進(jìn)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。數(shù)字化測量逆向技術(shù)數(shù)字化測量是逆向工程的基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行復(fù)雜曲面的6接觸式測量逆向技術(shù)數(shù)字化測量—測量設(shè)備

非接觸式測量接觸式測量逆向技術(shù)數(shù)字化測量—測量設(shè)備非接觸式測量7逆向技術(shù)數(shù)字化測量—測量設(shè)備

基于平板探測器X射線成像系統(tǒng)

醫(yī)學(xué)CT測量逆向技術(shù)數(shù)字化測量—測量設(shè)備基于平板探測器X射線成像系統(tǒng)8逆向技術(shù)數(shù)字化測量—測量方法比較優(yōu)點(diǎn)接觸式探頭發(fā)展已有幾十年，其機(jī)械結(jié)構(gòu)和電子系統(tǒng)已相當(dāng)成熟，故有較高的準(zhǔn)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、顏色及曲率關(guān)系不大。缺點(diǎn)為了確定測量基準(zhǔn)點(diǎn)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(fèi)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)常校正探頭的直徑，不當(dāng)?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。對三維曲面的測量，探頭測量到的點(diǎn)是探頭的球心位置，欲求得物體真實(shí)外型需要對探頭半徑進(jìn)行補(bǔ)償，因而可能引入修正誤差。接觸式測量逆向技術(shù)數(shù)字化測量—測量方法比較優(yōu)點(diǎn)接觸式探頭發(fā)展已有9逆向技術(shù)數(shù)字化測量—測量方法比較優(yōu)點(diǎn)不必作半徑補(bǔ)償，因?yàn)榧す夤恻c(diǎn)位置就是工件表面的位置。測量數(shù)度非常快，不必像接觸式探頭那樣逐點(diǎn)進(jìn)出測量。軟工件、薄工件、不可接觸的高精密工件可直接測量。缺點(diǎn)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(diǎn)位置，目前其精度仍不夠，約為20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(biāo)點(diǎn)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。非接觸式測量逆向技術(shù)數(shù)字化測量—測量方法比較優(yōu)點(diǎn)不必作半徑補(bǔ)償，因?yàn)榧?0逆向技術(shù)測量路徑是測頭的運(yùn)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長短和重構(gòu)質(zhì)量。特別是在使用三坐標(biāo)測量機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)測量時，為保證測量精度和運(yùn)行安全，提高三坐標(biāo)測量機(jī)的測量效率的關(guān)鍵。設(shè)計(jì)測量路徑的基本原則：1）安全，即從本測量點(diǎn)移到下一測量點(diǎn)的途中，測頭不與工件發(fā)生干涉；2）路徑短、速度快，即根據(jù)坐標(biāo)機(jī)的加減速特性，測頭能以最快的速度到達(dá)下一測量點(diǎn)；3）行走路線自然，減少測頭運(yùn)轉(zhuǎn)的空行程和測頭的旋轉(zhuǎn)測量。測量路徑規(guī)劃

逆向技術(shù)測量路徑是測頭的運(yùn)動軌跡，在逆向工程的測量流程中是極11逆向技術(shù)測量實(shí)例—渦輪葉片模具葉片模具型面數(shù)據(jù)

葉片模具邊界數(shù)據(jù)

共采集數(shù)據(jù)點(diǎn)24500個。逆向技術(shù)測量實(shí)例—渦輪葉片模具葉片模具型面數(shù)據(jù)葉片模具12逆向技術(shù)測量實(shí)例—不同葉片的3D-CT層析斷層

自主研發(fā)的高解析度3D-CT實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)不同葉片的3D-CT層析斷層

逆向技術(shù)測量實(shí)例—不同葉片的3D-CT層析斷層自主研發(fā)13逆向技術(shù)測量實(shí)例—基于雙目視覺的三維數(shù)據(jù)獲取自主研發(fā)的實(shí)驗(yàn)掃描系統(tǒng)蒙皮模具（長5m）共采集數(shù)據(jù)點(diǎn)341212個

成型面點(diǎn)云圖逆向技術(shù)測量實(shí)例—基于雙目視覺的三維數(shù)據(jù)獲取自主研發(fā)的實(shí)驗(yàn)14逆向技術(shù)數(shù)字化測量測量數(shù)據(jù)預(yù)處理三維重構(gòu)坐標(biāo)配準(zhǔn)誤差分析逆向工程關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)品實(shí)物數(shù)字測量數(shù)據(jù)處理三維重構(gòu)坐標(biāo)配準(zhǔn)誤差分析CAD模型設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)逆向技術(shù)數(shù)字化測量逆向工程關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)品數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)三維坐標(biāo)誤差C15逆向技術(shù)產(chǎn)品外形數(shù)據(jù)是通過坐標(biāo)測量機(jī)來獲取的，一方面，無論是接觸式的數(shù)控測量機(jī)還是非接觸式的激光掃描機(jī)，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)中的壞點(diǎn)，可能使該點(diǎn)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(diǎn)，這樣在造型之前應(yīng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行精簡。主要包括以下內(nèi)容：壞點(diǎn)去除，點(diǎn)云精簡，數(shù)據(jù)插補(bǔ)，數(shù)據(jù)平滑，數(shù)據(jù)分割測量數(shù)據(jù)預(yù)處理逆向技術(shù)產(chǎn)品外形數(shù)據(jù)是通過坐標(biāo)測量機(jī)來獲取的，一方面，無論是16逆向技術(shù)壞點(diǎn)又稱跳點(diǎn)，通常由于測量設(shè)備的標(biāo)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)據(jù)失真。壞點(diǎn)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(diǎn)集中的壞點(diǎn)。常用方法如下：直觀檢查法曲線檢查法弦高差法測量數(shù)據(jù)預(yù)處理—壞點(diǎn)去除逆向技術(shù)壞點(diǎn)又稱跳點(diǎn)，通常由于測量設(shè)備的標(biāo)定參數(shù)發(fā)生改變和測17逆向技術(shù)當(dāng)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(jìn)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)。在均勻精簡方法中，通過以某一點(diǎn)定義采樣立方體，求立方體內(nèi)其余點(diǎn)到該點(diǎn)的距離，再根據(jù)平均距離和用戶指定保留點(diǎn)的百分比進(jìn)行精簡。測量數(shù)據(jù)預(yù)處理—點(diǎn)云精簡保留每個子立方體中距中心點(diǎn)最近的點(diǎn)。逆向技術(shù)當(dāng)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)18逆向技術(shù)測量數(shù)據(jù)（24500個）處理后的數(shù)據(jù)（4607個）測量數(shù)據(jù)預(yù)處理—數(shù)據(jù)精簡實(shí)例

精簡原則：精簡距離為2mm，精簡后的點(diǎn)云在空間分布均勻，適合數(shù)據(jù)的后續(xù)處理。逆向技術(shù)測量數(shù)據(jù)（24500個）19逆向技術(shù)由于實(shí)物拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及測量機(jī)的限制，一方面在實(shí)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(shí)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)空白現(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(bǔ)方法主要有實(shí)物填充法造型設(shè)計(jì)法曲線、曲面插值補(bǔ)充法測量數(shù)據(jù)預(yù)處理—數(shù)據(jù)插補(bǔ)逆向技術(shù)由于實(shí)物拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及測量機(jī)的限制，一方面在實(shí)物數(shù)字化20逆向技術(shù)由于在數(shù)據(jù)測量過程中受到各種人為和隨機(jī)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(jìn)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(diǎn)是無序的，將影響平滑的效果。通常采用的濾波算法：標(biāo)準(zhǔn)高斯(Gaussian)法平均(Averaging)法中值(Median)法，測量數(shù)據(jù)預(yù)處理—數(shù)據(jù)平滑逆向技術(shù)由于在數(shù)據(jù)測量過程中受到各種人為和隨機(jī)因素的影響，使21逆向技術(shù)數(shù)據(jù)分割是根據(jù)組成實(shí)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，為后續(xù)的曲面模型重建提供方便。常用方法：基于測量的分割自動分割測量數(shù)據(jù)預(yù)處理—數(shù)據(jù)分割測量數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)據(jù)點(diǎn)分割擬合29個二次曲面線框圖

渲染圖逆向技術(shù)數(shù)據(jù)分割是根據(jù)組成實(shí)物外形曲面的子曲面類型，將屬于同22逆向技術(shù)測量數(shù)據(jù)預(yù)處理—數(shù)據(jù)分割實(shí)例儀表盤原始點(diǎn)云數(shù)據(jù)分割后的點(diǎn)云根據(jù)形狀分析，將點(diǎn)云分割為三部分：左端面，中間面，右端面。逆求軟件提供多種分割點(diǎn)云的方法逆向技術(shù)測量數(shù)據(jù)預(yù)處理—數(shù)據(jù)分割實(shí)例儀表盤原始點(diǎn)云數(shù)據(jù)23逆向技術(shù)數(shù)字化測量測量數(shù)據(jù)預(yù)處理三維重構(gòu)坐標(biāo)配準(zhǔn)誤差分析逆向工程關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)品實(shí)物數(shù)字測量數(shù)據(jù)處理三維重構(gòu)坐標(biāo)配準(zhǔn)誤差分析CAD模型設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)逆向技術(shù)數(shù)字化測量逆向工程關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)品數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)三維坐標(biāo)誤差C24逆向技術(shù)在逆向工程中，實(shí)物的三維CAD模型重構(gòu)是整個過程最關(guān)鍵、最復(fù)雜的一環(huán)，因?yàn)楹罄m(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(jì)等應(yīng)用都需要CAD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CAD模型能準(zhǔn)確還原實(shí)物樣件。整個環(huán)節(jié)具有工作量大、技術(shù)性強(qiáng)的特點(diǎn)，同時工作的進(jìn)行受設(shè)備硬件和操作者兩個因素的影響。三維重構(gòu)點(diǎn)云圖三維模型逆向技術(shù)在逆向工程中，實(shí)物的三維CAD模型重構(gòu)是整個過程最關(guān)25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、造型方式和曲面表示可分為：按數(shù)據(jù)類型：分為有序點(diǎn)和散亂點(diǎn)的重構(gòu)；按測量機(jī)的類型：分為基于CMM、激光點(diǎn)云、CT數(shù)據(jù)和光學(xué)測量數(shù)據(jù)的重構(gòu)；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；按曲面表示方法：分為邊界表示、四邊B樣條表示、三角面片和三角網(wǎng)格表示的模型重構(gòu)等。在模型重構(gòu)之前，應(yīng)詳細(xì)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、模型精度和模型質(zhì)量。前期信息包括實(shí)物樣件的幾何特征、數(shù)據(jù)特點(diǎn)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。三維重構(gòu)—常用方法逆向技術(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26逆向技術(shù)數(shù)字化測量測量數(shù)據(jù)預(yù)處理三維重構(gòu)坐標(biāo)配準(zhǔn)誤差分析逆向工程關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)品實(shí)物數(shù)字測量數(shù)據(jù)處理三維重構(gòu)坐標(biāo)配準(zhǔn)誤差分析CAD模型設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)逆向技術(shù)數(shù)字化測量逆向工程關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)品數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)三維坐標(biāo)誤差C27逆向技術(shù)

坐標(biāo)配準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)測量數(shù)據(jù)和被測物設(shè)計(jì)模型的坐標(biāo)配準(zhǔn)，為誤差分析做準(zhǔn)備，配準(zhǔn)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CAD模型間的配準(zhǔn)重點(diǎn)：

選擇基準(zhǔn)坐標(biāo)變換選擇基準(zhǔn):

測量時，標(biāo)定基準(zhǔn)點(diǎn)，配準(zhǔn)時，基準(zhǔn)定位點(diǎn)和被測件上的設(shè)計(jì)點(diǎn)重合；根據(jù)被測物的幾何特性自定義。逆向技術(shù)坐標(biāo)配準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)測量數(shù)據(jù)和被測物設(shè)計(jì)模型的28逆向技術(shù)

坐標(biāo)配準(zhǔn)實(shí)例配準(zhǔn)基準(zhǔn)：指定的點(diǎn)。逆向技術(shù)坐標(biāo)配準(zhǔn)實(shí)例配準(zhǔn)基準(zhǔn)：29逆向技術(shù)

坐標(biāo)配準(zhǔn)實(shí)例坐標(biāo)配準(zhǔn)配準(zhǔn)基準(zhǔn)：由前緣半徑圓心，尾緣半徑圓心和封閉圖形的形心組成的三角形。逆向技術(shù)坐標(biāo)配準(zhǔn)實(shí)例坐標(biāo)配準(zhǔn)配準(zhǔn)基準(zhǔn)：30逆向技術(shù)

坐標(biāo)配準(zhǔn)實(shí)例配準(zhǔn)前配準(zhǔn)后配準(zhǔn)基準(zhǔn)：幾何運(yùn)算得到特殊的幾何約束。逆向技術(shù)坐標(biāo)配準(zhǔn)實(shí)例配準(zhǔn)前31逆向技術(shù)

坐標(biāo)配準(zhǔn)實(shí)例配準(zhǔn)基準(zhǔn)：幾何運(yùn)算得到特殊的幾何約束。（1）平面1的法向與Z軸同向約束關(guān)系；（2）圓柱面1的軸線與Z軸重合約束關(guān)系；（3）平面2與XY平面的重合約束關(guān)系；（4）求圓柱面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。配準(zhǔn)算法.doc逆向技術(shù)坐標(biāo)配準(zhǔn)實(shí)例配準(zhǔn)基準(zhǔn)：幾何運(yùn)算得到特殊的幾何32逆向技術(shù)數(shù)字化測量測量數(shù)據(jù)預(yù)處理三維重構(gòu)坐標(biāo)配準(zhǔn)誤差分析逆向工程關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)品實(shí)物數(shù)字測量數(shù)據(jù)處理三維重構(gòu)坐標(biāo)配準(zhǔn)誤差分析CAD模型設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)逆向技術(shù)數(shù)字化測量逆向工程關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)品數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)三維坐標(biāo)誤差C33逆向技術(shù)影響誤差的主要要素：（1）產(chǎn)品原型誤差（2）數(shù)據(jù)采集誤差（3）曲面重構(gòu)時產(chǎn)生的誤差（4）模型配準(zhǔn)誤差

誤差分析逆向技術(shù)影響誤差的主要要素：誤差分析34逆向技術(shù)由于逆向工程是根據(jù)實(shí)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(shí)物幾何尺寸和設(shè)計(jì)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。實(shí)際零件測量點(diǎn)云原型誤差一般較小，其大小一般在原設(shè)計(jì)的尺寸公差范圍內(nèi)。

誤差分析——產(chǎn)品原型誤差

逆向技術(shù)由于逆向工程是根據(jù)實(shí)物原型來重構(gòu)模型的，但原產(chǎn)品在制35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、產(chǎn)品變形誤差和測頭半徑補(bǔ)償誤差等。測量誤差和設(shè)備環(huán)境、測量人員的經(jīng)驗(yàn)等。

誤差分析—數(shù)據(jù)采集誤差逆向技術(shù)測量誤差包括測量設(shè)備系統(tǒng)誤差、測量人員視覺和36逆向技術(shù)

主要是在逆向工程軟件中進(jìn)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逼近來進(jìn)行樣條曲線、曲面擬合，因此存在一個允差大小控制問題。

誤差分析—曲面重構(gòu)時產(chǎn)生的誤差蒙皮面板測量測量點(diǎn)云點(diǎn)云處理逆向技術(shù)主要是在逆向工程軟件中進(jìn)行模型重構(gòu)時，曲線、曲面的37逆向技術(shù)

誤差分析—模型配準(zhǔn)誤差在模型配準(zhǔn)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(shí)現(xiàn)測量數(shù)據(jù)和被測物設(shè)計(jì)模型的坐標(biāo)配準(zhǔn)，其匹配精度直接影響后續(xù)整體誤差結(jié)果的可靠性。配準(zhǔn)前配準(zhǔn)后逆向技術(shù)誤差分析—模型配準(zhǔn)誤差在模型配準(zhǔn)38逆向技術(shù)

誤差分析—整體誤差分析整體誤差分析是指計(jì)算、分析各葉片模具測量數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)模型的最大誤差、平均誤差及關(guān)鍵特征參數(shù)的誤差，為后續(xù)的模具型腔設(shè)計(jì)及加工工藝改進(jìn)提供具體的量化參考數(shù)據(jù)。逆向技術(shù)誤差分析—整體誤差分析整體誤差分析是39逆向技術(shù)

誤差分析—整體誤差分析

單元塊A誤差分析單元塊A與設(shè)計(jì)模型的最大誤差是0.6640mm，平均誤差是0.1615mm。逆向技術(shù)誤差分析—整體誤差分析單元塊A誤差分40逆向技術(shù)

誤差分析—整體誤差分析

單元塊B誤差分析單元塊B與設(shè)計(jì)模型的最大誤差是0.7776mm，平均誤差是0.2897mm。逆向技術(shù)誤差分析—整體誤差分析單元塊B誤差分41逆向技術(shù)

誤差分析—整體誤差分析

根據(jù)實(shí)體模型，測量實(shí)體的輪廓尺寸，并與圖紙給出的輪廓尺寸對比分析。輪廓尺寸包括模具的半徑和高度，其結(jié)果準(zhǔn)確性和重構(gòu)實(shí)體模具的精度相關(guān)。逆向技術(shù)誤差分析—整體誤差分析根據(jù)實(shí)體模型，421380×1050mm汽車引擎蓋逆求過程測量點(diǎn)云橫向截取點(diǎn)云擬合曲線縱向截取點(diǎn)云擬合曲線創(chuàng)建輪廓線和邊界線重構(gòu)的參數(shù)化曲線1380×1050mm汽車引擎蓋逆求過程測量點(diǎn)云橫向截取點(diǎn)云43汽車引擎蓋曲面重建汽車引擎蓋的模型前端面后端面中間面分片建立曲面模型汽車引擎蓋曲面重建汽車引擎蓋的模型前端面后端面中間面分片建立44汽車引擎蓋逆求曲面誤差分析誤差分析汽車引擎蓋逆求曲面誤差分析誤差分析45汽車儀表盤三維模型與原始點(diǎn)云的誤差分析逆求曲面誤差分析原始點(diǎn)云原始數(shù)模汽車儀表盤三維模型與原始點(diǎn)云的誤差分析逆求曲面誤差分析原始點(diǎn)46汽車左前板逆求過程原始點(diǎn)云數(shù)據(jù)擬合曲線原始數(shù)模誤差分析汽車左前板逆求過程原始點(diǎn)云數(shù)據(jù)擬合曲線原始數(shù)模誤差分析47數(shù)字化設(shè)計(jì)——逆向技術(shù)逆向技術(shù)數(shù)字化設(shè)計(jì)——逆向技術(shù)逆向技術(shù)48逆向工程（ReverseEngineering,RE）,也稱反求工程、反向工程等。逆向工程起源于精密測量和質(zhì)量檢驗(yàn)，它是設(shè)計(jì)下游向設(shè)計(jì)上游反饋信息的回路。20世紀(jì)90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(qiáng)企業(yè)競爭能力的主要位置上。逆向工程所需硬軟件：測量設(shè)備逆向設(shè)計(jì)軟件逆向技術(shù)逆向工程背景

逆向工程（ReverseEngineering,RE）,49逆向工程軟件：Imageware、Raindrop、GeomagicStudio、Paraform、ICEMSurf、CopyCAD等CAD/CAM系統(tǒng)類似模塊，UG—Unigrahics、ProE—Pro/SCAM、Cimatron90—PointCloud等逆向技術(shù)逆向工程背景

接觸式三坐標(biāo)測量儀非觸式三坐標(biāo)測量儀工業(yè)CT測量機(jī)逆向技術(shù)逆向工程背景接觸式三坐標(biāo)測量儀非觸式三坐標(biāo)測量儀工50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/CAE系統(tǒng)CAM系統(tǒng)快速成型RP產(chǎn)品樣件模具PDM系統(tǒng)實(shí)物樣件新產(chǎn)品逆向工程流程圖

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)51逆向技術(shù)數(shù)字化測量測量數(shù)據(jù)預(yù)處理三維重構(gòu)坐標(biāo)配準(zhǔn)誤差分析逆向工程關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)品實(shí)物數(shù)字測量數(shù)據(jù)處理三維重構(gòu)坐標(biāo)配準(zhǔn)誤差分析CAD模型設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)逆向技術(shù)數(shù)字化測量逆向工程關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)品數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)三維坐標(biāo)誤差C52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(jìn)行復(fù)雜曲面的建模、評價、改進(jìn)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。數(shù)字化測量逆向技術(shù)數(shù)字化測量是逆向工程的基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行復(fù)雜曲面的53接觸式測量逆向技術(shù)數(shù)字化測量—測量設(shè)備

非接觸式測量接觸式測量逆向技術(shù)數(shù)字化測量—測量設(shè)備非接觸式測量54逆向技術(shù)數(shù)字化測量—測量設(shè)備

基于平板探測器X射線成像系統(tǒng)

醫(yī)學(xué)CT測量逆向技術(shù)數(shù)字化測量—測量設(shè)備基于平板探測器X射線成像系統(tǒng)55逆向技術(shù)數(shù)字化測量—測量方法比較優(yōu)點(diǎn)接觸式探頭發(fā)展已有幾十年，其機(jī)械結(jié)構(gòu)和電子系統(tǒng)已相當(dāng)成熟，故有較高的準(zhǔn)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、顏色及曲率關(guān)系不大。缺點(diǎn)為了確定測量基準(zhǔn)點(diǎn)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(fèi)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)常校正探頭的直徑，不當(dāng)?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。對三維曲面的測量，探頭測量到的點(diǎn)是探頭的球心位置，欲求得物體真實(shí)外型需要對探頭半徑進(jìn)行補(bǔ)償，因而可能引入修正誤差。接觸式測量逆向技術(shù)數(shù)字化測量—測量方法比較優(yōu)點(diǎn)接觸式探頭發(fā)展已有56逆向技術(shù)數(shù)字化測量—測量方法比較優(yōu)點(diǎn)不必作半徑補(bǔ)償，因?yàn)榧す夤恻c(diǎn)位置就是工件表面的位置。測量數(shù)度非常快，不必像接觸式探頭那樣逐點(diǎn)進(jìn)出測量。軟工件、薄工件、不可接觸的高精密工件可直接測量。缺點(diǎn)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(diǎn)位置，目前其精度仍不夠，約為20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(biāo)點(diǎn)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。非接觸式測量逆向技術(shù)數(shù)字化測量—測量方法比較優(yōu)點(diǎn)不必作半徑補(bǔ)償，因?yàn)榧?7逆向技術(shù)測量路徑是測頭的運(yùn)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長短和重構(gòu)質(zhì)量。特別是在使用三坐標(biāo)測量機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)測量時，為保證測量精度和運(yùn)行安全，提高三坐標(biāo)測量機(jī)的測量效率的關(guān)鍵。設(shè)計(jì)測量路徑的基本原則：1）安全，即從本測量點(diǎn)移到下一測量點(diǎn)的途中，測頭不與工件發(fā)生干涉；2）路徑短、速度快，即根據(jù)坐標(biāo)機(jī)的加減速特性，測頭能以最快的速度到達(dá)下一測量點(diǎn)；3）行走路線自然，減少測頭運(yùn)轉(zhuǎn)的空行程和測頭的旋轉(zhuǎn)測量。測量路徑規(guī)劃

逆向技術(shù)測量路徑是測頭的運(yùn)動軌跡，在逆向工程的測量流程中是極58逆向技術(shù)測量實(shí)例—渦輪葉片模具葉片模具型面數(shù)據(jù)

葉片模具邊界數(shù)據(jù)

共采集數(shù)據(jù)點(diǎn)24500個。逆向技術(shù)測量實(shí)例—渦輪葉片模具葉片模具型面數(shù)據(jù)葉片模具59逆向技術(shù)測量實(shí)例—不同葉片的3D-CT層析斷層

自主研發(fā)的高解析度3D-CT實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)不同葉片的3D-CT層析斷層

逆向技術(shù)測量實(shí)例—不同葉片的3D-CT層析斷層自主研發(fā)60逆向技術(shù)測量實(shí)例—基于雙目視覺的三維數(shù)據(jù)獲取自主研發(fā)的實(shí)驗(yàn)掃描系統(tǒng)蒙皮模具（長5m）共采集數(shù)據(jù)點(diǎn)341212個

成型面點(diǎn)云圖逆向技術(shù)測量實(shí)例—基于雙目視覺的三維數(shù)據(jù)獲取自主研發(fā)的實(shí)驗(yàn)61逆向技術(shù)數(shù)字化測量測量數(shù)據(jù)預(yù)處理三維重構(gòu)坐標(biāo)配準(zhǔn)誤差分析逆向工程關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)品實(shí)物數(shù)字測量數(shù)據(jù)處理三維重構(gòu)坐標(biāo)配準(zhǔn)誤差分析CAD模型設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)逆向技術(shù)數(shù)字化測量逆向工程關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)品數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)三維坐標(biāo)誤差C62逆向技術(shù)產(chǎn)品外形數(shù)據(jù)是通過坐標(biāo)測量機(jī)來獲取的，一方面，無論是接觸式的數(shù)控測量機(jī)還是非接觸式的激光掃描機(jī)，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)中的壞點(diǎn)，可能使該點(diǎn)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(diǎn)，這樣在造型之前應(yīng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行精簡。主要包括以下內(nèi)容：壞點(diǎn)去除，點(diǎn)云精簡，數(shù)據(jù)插補(bǔ)，數(shù)據(jù)平滑，數(shù)據(jù)分割測量數(shù)據(jù)預(yù)處理逆向技術(shù)產(chǎn)品外形數(shù)據(jù)是通過坐標(biāo)測量機(jī)來獲取的，一方面，無論是63逆向技術(shù)壞點(diǎn)又稱跳點(diǎn)，通常由于測量設(shè)備的標(biāo)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)據(jù)失真。壞點(diǎn)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(diǎn)集中的壞點(diǎn)。常用方法如下：直觀檢查法曲線檢查法弦高差法測量數(shù)據(jù)預(yù)處理—壞點(diǎn)去除逆向技術(shù)壞點(diǎn)又稱跳點(diǎn)，通常由于測量設(shè)備的標(biāo)定參數(shù)發(fā)生改變和測64逆向技術(shù)當(dāng)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(jìn)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)。在均勻精簡方法中，通過以某一點(diǎn)定義采樣立方體，求立方體內(nèi)其余點(diǎn)到該點(diǎn)的距離，再根據(jù)平均距離和用戶指定保留點(diǎn)的百分比進(jìn)行精簡。測量數(shù)據(jù)預(yù)處理—點(diǎn)云精簡保留每個子立方體中距中心點(diǎn)最近的點(diǎn)。逆向技術(shù)當(dāng)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)65逆向技術(shù)測量數(shù)據(jù)（24500個）處理后的數(shù)據(jù)（4607個）測量數(shù)據(jù)預(yù)處理—數(shù)據(jù)精簡實(shí)例

精簡原則：精簡距離為2mm，精簡后的點(diǎn)云在空間分布均勻，適合數(shù)據(jù)的后續(xù)處理。逆向技術(shù)測量數(shù)據(jù)（24500個）66逆向技術(shù)由于實(shí)物拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及測量機(jī)的限制，一方面在實(shí)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(shí)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)空白現(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(bǔ)方法主要有實(shí)物填充法造型設(shè)計(jì)法曲線、曲面插值補(bǔ)充法測量數(shù)據(jù)預(yù)處理—數(shù)據(jù)插補(bǔ)逆向技術(shù)由于實(shí)物拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及測量機(jī)的限制，一方面在實(shí)物數(shù)字化67逆向技術(shù)由于在數(shù)據(jù)測量過程中受到各種人為和隨機(jī)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(jìn)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(diǎn)是無序的，將影響平滑的效果。通常采用的濾波算法：標(biāo)準(zhǔn)高斯(Gaussian)法平均(Averaging)法中值(Median)法，測量數(shù)據(jù)預(yù)處理—數(shù)據(jù)平滑逆向技術(shù)由于在數(shù)據(jù)測量過程中受到各種人為和隨機(jī)因素的影響，使68逆向技術(shù)數(shù)據(jù)分割是根據(jù)組成實(shí)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，為后續(xù)的曲面模型重建提供方便。常用方法：基于測量的分割自動分割測量數(shù)據(jù)預(yù)處理—數(shù)據(jù)分割測量數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)據(jù)點(diǎn)分割擬合29個二次曲面線框圖

渲染圖逆向技術(shù)數(shù)據(jù)分割是根據(jù)組成實(shí)物外形曲面的子曲面類型，將屬于同69逆向技術(shù)測量數(shù)據(jù)預(yù)處理—數(shù)據(jù)分割實(shí)例儀表盤原始點(diǎn)云數(shù)據(jù)分割后的點(diǎn)云根據(jù)形狀分析，將點(diǎn)云分割為三部分：左端面，中間面，右端面。逆求軟件提供多種分割點(diǎn)云的方法逆向技術(shù)測量數(shù)據(jù)預(yù)處理—數(shù)據(jù)分割實(shí)例儀表盤原始點(diǎn)云數(shù)據(jù)70逆向技術(shù)數(shù)字化測量測量數(shù)據(jù)預(yù)處理三維重構(gòu)坐標(biāo)配準(zhǔn)誤差分析逆向工程關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)品實(shí)物數(shù)字測量數(shù)據(jù)處理三維重構(gòu)坐標(biāo)配準(zhǔn)誤差分析CAD模型設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)逆向技術(shù)數(shù)字化測量逆向工程關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)品數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)三維坐標(biāo)誤差C71逆向技術(shù)在逆向工程中，實(shí)物的三維CAD模型重構(gòu)是整個過程最關(guān)鍵、最復(fù)雜的一環(huán)，因?yàn)楹罄m(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(jì)等應(yīng)用都需要CAD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CAD模型能準(zhǔn)確還原實(shí)物樣件。整個環(huán)節(jié)具有工作量大、技術(shù)性強(qiáng)的特點(diǎn)，同時工作的進(jìn)行受設(shè)備硬件和操作者兩個因素的影響。三維重構(gòu)點(diǎn)云圖三維模型逆向技術(shù)在逆向工程中，實(shí)物的三維CAD模型重構(gòu)是整個過程最關(guān)72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、造型方式和曲面表示可分為：按數(shù)據(jù)類型：分為有序點(diǎn)和散亂點(diǎn)的重構(gòu)；按測量機(jī)的類型：分為基于CMM、激光點(diǎn)云、CT數(shù)據(jù)和光學(xué)測量數(shù)據(jù)的重構(gòu)；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；按曲面表示方法：分為邊界表示、四邊B樣條表示、三角面片和三角網(wǎng)格表示的模型重構(gòu)等。在模型重構(gòu)之前，應(yīng)詳細(xì)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、模型精度和模型質(zhì)量。前期信息包括實(shí)物樣件的幾何特征、數(shù)據(jù)特點(diǎn)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。三維重構(gòu)—常用方法逆向技術(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73逆向技術(shù)數(shù)字化測量測量數(shù)據(jù)預(yù)處理三維重構(gòu)坐標(biāo)配準(zhǔn)誤差分析逆向工程關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)品實(shí)物數(shù)字測量數(shù)據(jù)處理三維重構(gòu)坐標(biāo)配準(zhǔn)誤差分析CAD模型設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)逆向技術(shù)數(shù)字化測量逆向工程關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)品數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)三維坐標(biāo)誤差C74逆向技術(shù)

坐標(biāo)配準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)測量數(shù)據(jù)和被測物設(shè)計(jì)模型的坐標(biāo)配準(zhǔn)，為誤差分析做準(zhǔn)備，配準(zhǔn)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CAD模型間的配準(zhǔn)重點(diǎn)：

選擇基準(zhǔn)坐標(biāo)變換選擇基準(zhǔn):

測量時，標(biāo)定基準(zhǔn)點(diǎn)，配準(zhǔn)時，基準(zhǔn)定位點(diǎn)和被測件上的設(shè)計(jì)點(diǎn)重合；根據(jù)被測物的幾何特性自定義。逆向技術(shù)坐標(biāo)配準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)測量數(shù)據(jù)和被測物設(shè)計(jì)模型的75逆向技術(shù)

坐標(biāo)配準(zhǔn)實(shí)例配準(zhǔn)基準(zhǔn)：指定的點(diǎn)。逆向技術(shù)坐標(biāo)配準(zhǔn)實(shí)例配準(zhǔn)基準(zhǔn)：76逆向技術(shù)

坐標(biāo)配準(zhǔn)實(shí)例坐標(biāo)配準(zhǔn)配準(zhǔn)基準(zhǔn)：由前緣半徑圓心，尾緣半徑圓心和封閉圖形的形心組成的三角形。逆向技術(shù)坐標(biāo)配準(zhǔn)實(shí)例坐標(biāo)配準(zhǔn)配準(zhǔn)基準(zhǔn)：77逆向技術(shù)

坐標(biāo)配準(zhǔn)實(shí)例配準(zhǔn)前配準(zhǔn)后配準(zhǔn)基準(zhǔn)：幾何運(yùn)算得到特殊的幾何約束。逆向技術(shù)坐標(biāo)配準(zhǔn)實(shí)例配準(zhǔn)前78逆向技術(shù)

坐標(biāo)配準(zhǔn)實(shí)例配準(zhǔn)基準(zhǔn)：幾何運(yùn)算得到特殊的幾何約束。（1）平面1的法向與Z軸同向約束關(guān)系；（2）圓柱面1的軸線與Z軸重合約束關(guān)系；（3）平面2與XY平面的重合約束關(guān)系；（4）求圓柱面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。配準(zhǔn)算法.doc逆向技術(shù)坐標(biāo)配準(zhǔn)實(shí)例配準(zhǔn)基準(zhǔn)：幾何運(yùn)算得到特殊的幾何79逆向技術(shù)數(shù)字化測量測量數(shù)據(jù)預(yù)處理三維重構(gòu)坐標(biāo)配準(zhǔn)誤差分析逆向工程關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)品實(shí)物數(shù)字測量數(shù)據(jù)處理三維重構(gòu)坐標(biāo)配準(zhǔn)誤差分析CAD模型設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)逆向技術(shù)數(shù)字化測量逆向工程關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)品數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)三維坐標(biāo)誤差C80逆向技術(shù)影響誤差的主要要素：（1）產(chǎn)品原型誤差（2）數(shù)據(jù)采集誤差（3）曲面重構(gòu)時產(chǎn)生的誤差（4）模型配準(zhǔn)誤差

誤差分析逆向技術(shù)影響誤差的主要要素：誤差分析81逆向技術(shù)由于逆向工程是根據(jù)實(shí)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(shí)物幾何尺寸和設(shè)計(jì)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。實(shí)際零件測量點(diǎn)云原型誤差一般較小，其大小一般在原設(shè)計(jì)的尺寸公差范圍內(nèi)。

誤差分析——產(chǎn)品原型誤差

逆向技術(shù)由于逆向工程是根據(jù)實(shí)物原型來重構(gòu)模型的，但原產(chǎn)品在制82逆向