第1章逆向工程.ppt

2)双目（多目）视觉法的原理类似于人类视觉成像原理。它采用两台（或多台）位置相对固定的摄像机，取得被测物体的图像对，通过图像特征点提取及匹配，建立被测物的几何模型，通过“视差”测量原理，将图像坐标转换到空间坐标，从而获取被测物的三维空间尺寸。 这一部分工作主要使用逆向工程软件实现，目前进行CAD模型重建对CAD支撑 系统有两种选择方案：一是基于正向的商品化CAD／CAE／CAM系统软件，如美国 EDS公司的I-deas、UG、CATIA，美国PTC公司的Pro／Engineer，法国Matra公司 的Strim，日本HZS 公司的GRADE／CUBE--NC等：二是选择专用的逆向造型软件， 如lmageware、ICEMSURF、Paraform、Geomagic等。 采用“正向”技术路线的基本步骤是“点--线--面”特点是测量密度较小， 速度较慢；其测量方式为接触式测量，适用对象是柔性多配合产品。若采 用“正向”技术路线，推荐使用的逆向工程软件即为UG或CATIA等正向的软件。 采用“逆向”技术路线的基本步骤是“点--面”特点是测量密度大，速度 快：其测量方式多为非接触扫描测量，适用对象是刚性非配合产品。若采 用“逆向”技术路线，则推荐使用的逆向工程软件为Imageware或ICEMSURF 等逆向造型软件。 典型逆向工程软件介绍 （见讲义） 点云数据获取方法 逆向工程采用的测量方法主要有2种： 测量方法的综述 1)接触式测量法，如三坐标测量机（CMM)、机械手； 2)非接触式测量法，如投影光栅法、激光三角形法、立体视觉法、声波法、 业CT扫描法、核磁共振法、自动断层扫描法等 各种三维测量方法的特点 部分测量方法简介 1．投影光栅法 投影光栅法的基本原理是将光栅投影到被测物体表面上， 受到被测样件表面高度的调制，光栅影线发生变形。通过解 调变形光栅影线，就可以得到被测表面的高度信息。 该方法的主要优点是实际测量范围大、速度快、成本低、易于实现。 缺点是精度低，且只能测量表面起伏不大的较平坦物体，对表面变 化剧烈的物体，在陡峭处会发生相位突变，使测量精度降低。 2.超声波法 超声波法的原理是当超声波脉冲到达被测物体时，在被测物体的两种介质边界表面会发生回波反射，通过测量回波与零点脉冲的时间间隔就可以计算出各面到零点的距离。这种方法结构简单，但测速较慢，测量精度不稳定，目前主要用于物体的无损检测和壁厚测量。 3.工业CT扫描法 工业CT技术（Industrial Computed Tomography)适合于测量具 有复杂的内部几何形状的物体，利用它可直接获取物体的截面数据， 正好与快速成型方法匹配。它是根据CT图像来重构三维模型，然后 转化为可以为激光快速成型设备所采用的STL或CLI文件格式。工业 CT是目前最先进的非接触测量方法，它可在不破坏零件的情况下，准 确地对物体的内部形状、壁厚，尤其是内部结构进行测量，这是其他 测量方式所难以做到的，而且对零件的材料没有限制。但是，CT测量 方法也存在着测量系统的空间分辨率低、获取数据时间长、重建图像 计算量大、设备造价高的缺点。 4.逐层切削照相测量 逐层切削照相测量是一种新兴的断层测量技术。它以极小的厚度去逐层切削实物（最小可达士0.01mm)，并对每一断面进行照相，获取截面图像数据，其测量精度达士0.02mm，是目前断层测量精度最髙的方法，且成本较低，与工业CT相比，价格便宜70%?80%，但它的致命缺点是破坏了零件。 5.核磁共振（MRI)法 磁共振成像技术（MRI)也称为核磁共振。该技术的理论基础是核物理学的磁共振理论，是20世纪70年代末以后发展起来的一种新式医疗诊断影像技术。其基本原理是用磁场来标定人体某层面的空间位置，然后用射频脉冲序列照射，当被激发的核在动态过程中自动恢复到静态场的平衡时，把吸收的能量发射出来，然后利用线圈来检测这种信号，信号输人计算机，经过处理转换在屏幕上显示图像。它能深人物体内部且不破坏物体，对生物没有损害，在医疗上具有广泛应用。但其不足之处在于造价极为昂贵，空间分辨率不及CT，且目前对非生物材料（比如金属材料）不适用。 三坐标测量机 三坐标测量机是一种通用的三维长度测量仪器，是由三个相互垂直的测量轴和各自的长度测量系统组成的机械主体，结合测头系统、控制系统、数据采集与计算机系统等构成坐标测量系统的主要系统元件，测量时把被测件置于测量机的测量空间中，通过机器运动系统带动传感器即测头实现对测量空间内任意位置的被测点的瞄准，当瞄准实现时测头即发出读数信号，通过测量系统就可得到被测点的几何坐标值，根据这些点的空间坐标值，经过数学运算求出待测的几何尺寸和相互位置关系