反求工程.ppt

2.3反求工程 反求工程出现 反求思维在工程中的应用源远流长，而提出这种术语并作为一门学问去研究，则是60年代初出现的 日本在60年代初提出科技立国方针：一代引进、二代国产化、三代改进出口、四代占领国际市场 Reverse Engineering 反求工程定义 广义定义：针对消化吸收先进技术的一系列分析方法和应用技术的组合。它是以先进产品设备的实物、软件（图纸、程序、技术文件等）或影像（图片、照片等）作为研究对象，应用现代设计理论方法、生产工程学、材料学和有关专业知识进行系统深入的分析和研究，探索其关键技术，进而开发出同类的先进产品。 包括：设计反求（几何、材料）、工艺反求等 反求工程定义 狭义定义：根据实物模型的坐标测量数据，构造实物的数字化模型（CAD模型），使得能利用CAD/CAM、RPM、PDM及CIMS等先进技术对其进行处理或管理。 包括：几何形状的反求 反求工程目标 反求工程并不限于样件复制，目标是：在获得实物基本数据的条件下，对数据进行必要的处理，对模型进行分析、修改等 反求工程与正向工程 正向工程：（正向设计）是根据市场需求，提出目标和技术要求，进行功能设计，变为产品 市场需求，设计要求―设计师的创造性活动―产品 怎么做 反求工程：从已知事物的有关信息，去寻求这些信息的科学性、技术性、先进性、经济性、合理性、国产化的可能性等等，再回溯这些信息的科学依据，即充分消化与吸收，更重要的是在此基础上进行改进、挖潜和再创造 已知事物―消化、再创造―市场竞争的新产品 为什么这样做 反求工程应用领域 外形美学要求较高的零部件的设计 ，先作黏土模型 ，再测量造型 单件产品快速定制生产 ，如头盔、假发套、服装 等 医学领域 ，如假肢制造、牙齿镶复 十分复杂外形的物体，如动物、植物、玩具、艺术品，可用于动画制作 地理信息领域 ，地貌数据 计算机辅助检测 反求工程步骤Steps 数据获取 Data Capture 数据预处理 Preprocessing 数据分块与曲面拟合 Segmentation and Surface fitting CAD模型生成 CAD model creation 测量机分类 接触式 三坐标测量机（CMM coordinate measure machine） 机械手 非接触式 光学测量 声学测量 磁学测量 破坏式——自动断层扫描 接触式测量机 工作方式：点触发，连续或间断式数据采集 特点：不受物体表面颜色及光照的限制，对物体边界也能产生准确的测量结果 缺点：由于测头的限制，可能丢失某些测头不可到达的细节数据 不能测量软材料 测量速度受到机构运动的限制 三坐标测量机（CMM） 龙门式CMM CMM系统组成 计算机 控制零件程序的执行和进行结果处理，实现与外设的通讯 数控设备 计算机和测量机的接口，控制测量机运动 测量机机体 底座、工作台、立柱、导轨、测头、驱动电机 机械手式测量机 测量方法：操作者手持测量手臂，末端探针接触被测量物体表面时按下按钮，记录坐标和探针手柄方向，通过串口线传到各种软件包上 3D Scanner 数据预处理内容 数据拼合 数据光滑 数据简化 数据修复 数据分块 局部特征去除 光顺效果 光顺效果 数据修复 测量过程中因为贴定位片、遮挡等原因导致部分数据测量不完整 重新测量 软件中修补 数据修复 修复 逆向工程简介与流程 实 体 点资料量测 曲 面 几 何 模 型 建 构 加 工 成 形 专题实务研究 ─ 摩托车前灯 一体式流线造型 专题制作过程接触的仪器设备有： (1) 三坐标测量仪 (2) CM：三坐标测量仪搭配软件 (3) MATLAB：函数运算绘图软件 (4) Pro/ENGINEER：3D产品开发软件 仪器设备介绍 仪器设备照片 3D Coordinate Measuring Machine 夹具设计 (Ⅰ) 以平头螺丝作夹紧动作 圆筒作定位动作 夹具设计 (Ⅱ) 调整螺丝可改变夹具角度，使量测件的腹部曲面更易量得。 测量件实体照片 测量件已与夹具接合。 测量件实体图 透明薄壳为主要测量目标 点资料测量 (Ⅰ) 测量顶面时的基准点设定 点资料测量 (Ⅱ) 顶面曲线的测量过程 点资料测量 (Ⅲ) 在CM输出的顶面的点几何位置图 点资料测量 (Ⅳ) 测量腹部曲面时的基准点设定 点资料测量 ( V ) 腹部曲线的测量过程 点资料量测 ( VI ) 在CM输出的腹部曲面的点几何位置图 测量过程的坐标转换 相同坐标系， 不同基准点。 MATLAB求 齐次转换矩阵 得到固定 坐标系矩阵 转换坐标系矩阵 乘齐次转换矩阵 MATLAB执行坐标转换 (Ⅰ) z y x z y x 中心偏移(x0, y0,