文档介绍：逆向工程(Reverse Engineering,RE)是对产品设计过程的一种描述。在工程技术人员的一般概念中,产品设计过程是一个从无到有的过程:设计人员首先构思产品的外形、性能和大致的技术参数等,然后利用CAD技术建立产品的三维数字化模型,最终将这个模型转入制造流程,完成产品的整个设计制造周期。这样的产品设计过程我们可以称之为“正向设计”。逆向工程则是一个“从有到无”的过程。简单地说,逆向工程就是根据已经存在的产品模型,反向推出产品的设计数据(包括设计图纸或数字模型)的过程。
随着计算机技术在制造领域的广泛应用,特别是数字化测量技术的迅猛发展,基于测量数据的产品造型技术成为逆向工程技术关注的主要对象。通过数字化测量设备(如坐标测量机、激光测量设备等)获取的物体表面的空间数据,需要经过逆向工程技术的处理才能获得产品的数字模型,进而输送到CAM系统完成产品的制造。因此,逆向工程技术可以认为是“将产品样件转化为CAD模型的相关数字化技术和几何模型重建技术”的总称。
逆向工程的实施过程是多领域、多学科的协同过程。从图1中我们可以看出,逆向工
程的整个实施过程包括了测量数据的采集/处理、CAD/CAM系统处理和融入产品数据管
理系统的过程。因此,逆向工程是一个多领域、多学科的系统工程,其实施需要人员
和技术的高度协同、融合。
三、逆向工程在CAD/CAM体系中的应用
逆向工程技术并不是孤立的,它和测量技术、CAD/CAM技术有着千丝万缕的联系。
从理论角度分析,逆向工程技术能按照产品的测量数据建立与现有CAD/CAM系统完全
兼容的数字模型,这是逆向工程技术的最终目标。但凭借目前人们所掌握的技术,包
括工程上的和理论上的(如曲面建模理论),尚无法满足这种要求。特别是针对目前
比较流行的大规模“点云”数据建模,更是远没有达到直接在CAD系统中应用的程度
。
“点云”数据的采集有两种方法:一种是使用三坐标测量机对零件表面进行探测,另
一种是使用激光扫描仪对零件表面进行扫描。采集到的数据经过CAD/CAM软件处理后
,C程序。图2所示为使用激光扫描仪测量
的摩托车发动机砂型排气道点云图。
在实际工作中,先采用LACUS150B激光扫描仪采集上百万个点数据,形成摩托车发动
机砂型排气道外形轮廓,再用Surfacer逆向软件进行由点到面的处理,图3为用
Surfacer软件生成的摩托车发动机砂型排气道曲面几何形状。
数据采集完成后,用户可利用CAD软件加快逆向工程的处理过程。在理想情况下,CAD
软件可用于:
■以任何格式输入虚拟的几何尺寸数据;
■处理采集到的点数据,有时甚至需要处理数亿个点数据序列;
■通过修改和分析,处理产生的轮廓曲面;
■将几何形状输出到下一级处理过程中;
■分析几何形状,估算整体形状与样品的差异。
最重要的是,软件能够允许用户以三维透视图的方式显示工件,它完整地定义了工件
的形状,不再需要多个视角的投影图,设计者可直接对曲面轮廓进行再加工,而加工
工人可以利用电子模型加工工件。
后处理软件通过以下方式缩短逆向工程的时间:
■通过平滑连续的曲线网络提高曲面的质量;
■省去了准备加工文件的时间
■不需要原型;
■运用各种分析工具提高产品质量。
可见,利用激光扫描