逆向工程技术与应用研究..doc

逆向工程技术与应用研究 于涛 河北师范大学 数学与信息科学学院 石家庄 050016 摘 要：随着逆向工程技术的不断发展，其应用领域也日益广泛。本文阐述了逆向工程的基本概念、数据测量、数据处理、模型重建等逆向工程中的关键技术，并介绍了主要的逆向工程商用软件，最后对逆向工程的发展前景进行了展望。 关键词：逆向工程；数据测量；数据处理；模型重建；逆向软件 Study of Reverse Engineering Technique and Application YU Tao College of Mathematics and Information Science, Hebei Normal University, Shijiazhuang 050016, China Abstract: As the development of the reverse engineering, it has been widely applied in various fields. This paper introduces the concept of reverse engineering, the key technologies of the reverse engineering: data measuring, data processing, 3D model reconstruction. And some kinds of software using in reverse engineering are presented. Finally, we also analyzed the development prospects of reverse engineering technique. Key words: reverse engineering, data measuring, data processing, 3D model reconstruction, reverse engineering software 1引言 逆向工程（Reverse Engineering，RE）产生于20世纪80年代末至90年代初，广泛应用于精密测量和质量检验领域，是设计下游向设计上游反馈信息的回路。目前，大多数关于逆向工程的研究主要集中在实物几何形状的逆向重构上，即产品实物的CAD模型重构和最终产品的制造，称为“实物逆向工程”（简称逆向工程）。 逆向工程，也称反向工程、反求工程，它是将实物转变为CAD模型相关的数字化技术、几何模型重建技术和产品制造技术的总称，是将已有产品或实物模型转化为工程设计模型和概念模型，在此基础上对已有产品进行解剖、深化和再创造的过程。 逆向工程包括快速反求、快速成型、快速模具以及数控加工等多个环节。其中快速反求是从实物原型到三维数字模型的转换，是反求工程技术实现的关键技术，它包括数据测量、数据处理、三维重建和模型评价四部分。 2数据测量技术 逆向工程数据测量，又称产品表面数字化，是指通过特定的测量设备和测量方法，将物体的表面形状转换成离散的几何点坐标数据。该技术关系到对物体描述的精确度和完整度，从而影响重构的CAD曲面和实体模型的质量，并最终决定加工出来的产品能否真实反映原始实物。因此，数据测量是整个逆向工程的基础。 现有的数据测量方法分为两大类： 接触式测量方法 接触式测量方法是通过传感测量头与物体的接触而记录物体表面的坐标位置。通常使用三坐标测量机进行测量，测量时可根据实物的特征和测量的要求选择测头及其方向，确定测量点数及其分布，然后确定测量的路径。触发式数据采集方法采用触发探头，当测头的探针接触到产品的表面时，由于探针受理变形触发采样开关，通过数据采集系统记下探针的当前坐标值，逐点移动探针就可以获得产品的表面轮廓的坐标数据。 非接触式测量方法 非接触式测量方法主要是基于光学、声学、磁学等进行数据的采集，将一定的物理模拟量通过适当的算法转化为样件表面的坐标点。根据测量原理的不同，大致有光学测量、超声波测量、电磁测量等方式。这种方法的一个应用是三维扫描技术，它是一种立体测量技术。与传统的技术相比，能够完成复杂形体的点、面、形的三维测量，能进行高精度的快速无接触测量。 目前，采用基于视觉传感器的非接触式测量技术的数量在增加，因为这种技术在提高测量速度方面具有优势，而且计算与软件技术的发展，使得大量的数据能在若干秒钟内采集到并进行处理、而不是接触式方法那样需要花费若干几分钟，甚至若干小时。然而，在视觉传感器的非接触测量中，周围光照效应与表面反射率会导致发生问题；还有，在垂直面上进行扫描会有困难，并且需要复杂的编程。表1给出了激光扫描测量和机械接触测量技术特点的比较。 表1 激光