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1、实用标准文案实物逆向工程模型重建技术摘 要:阐述了逆向工程的基本概念及针对逆向工程不同阶段所采用的不同几何造型方法,介绍了模型重建的方法和过程;重点介绍了逆工程技术中的关键技术——几何模型重建技术中的曲面建模和特征建模技术;分析了建模技术的基本理论。关键词:逆向工程;几何建模;曲面重构;特征建模Abstract:Thispaperintroducedthebasicconceptofreverseengineering,andgeometricmodelingindifferentstageofreverseengineering.Thegeometricmodelreconstruc
2、tingisakeytechniqueinreverseengineering.Itexpatiatessurfaceconstructingandfeaturemodelinginmodelsconstructingtechnique,andintroducesbasictheoriesofmodelingtechnique.Itintroducesmethodandprocessingofmodelingreconstructing.Keywords:reverseengineering;geometricmodeling;surfacereconstruction;feature
3、modeling.1、逆向工程概述逆向工程(ReverseEngineering)又称逆求工程或反求设计,是以设计方法学为指导,以现代设计理论、方法、技术为基础,运用专业人员的工程设计经验、知识和创新思维,对已有新产品进行解剖深化和再精彩文档实用标准文案创造,是已有设计的重新设计。根据反求对象的不同,逆求工程可分为实物反求、软件反求和影像反求三类。所谓实物反求是指依据已经存在的零件或实物原型来构造产品模型的过程。反求工程是相对于传统工程(conventionengineering,又称正向工程)而言的。反求工程和传统工程的设计过程完全不同,图1示出了实物反求和传统设计的区别。传统设计是
4、通过工程师创造性的劳动,将一个未知的设计理念变成人类需求的产品的过程。工程师首先根据市场需求,提出技术目标和技术要求,进行功能设计,确定原理方案,进而确定产品结构,再经过一系列的设计活动之后,得到新产品。由此可见,传统设计是一个“功能—原理—结构”的工作过程。而反求设计是从已知事物的有关信息出发对这些信息充分消化和吸收,在此基础上通过改进挖潜进行再创造,在一系列反求分析的基础之上,对实物原型进行数据采集,经过数据处理、三维重构等过程,构造具有形状结构的原型的三维模型;然后,在对原型进行复制或在原型的基础上进行再设计,实现创新。反求设计是一“实物(结构)—原理—功能—三维重构—功能—三维
5、重构(结构)—再设计”的过程。图1 传统工程与反求工程的过程精彩文档实用标准文案1逆向工程中的几何建模技术广义的反求工程包括形状(几何)反求、工艺反求和材料反求等多个方面,是一个复杂的系统工程。大多数与反求工程有关的研究都集中在几何形状,即产品实物的CAD模型方面。重构实物的三维CAD模型是反求工程中的关键技术,它通过插值或拟合一系列离散点,利用原型的几何拓扑信息,构造一个近似模型来逼近原型。根据反求工程的发展和应用,可将反求工程分为反求工程Ⅰ、Ⅱ两个目标。反求工程Ⅰ主要包括“三维重构”、“反求制造”两个阶段,应用于快速原型制造技术中。反求工程Ⅱ包含“三维重构”、“基于原型再设计”和“
6、反求制造”三个阶段,增加了创新功能的含义。针对反求工程引用目标的不同,采用不同的几何建模技术。2.1产品反求工程中基于曲面模型的CAD建模技术这里的“反求”主要指反求工程Ⅰ,其两个关键技术一是实物样件或模型的表面数据获取技术,即数字化技术;二是曲面构造技术,即建模技术。2.1.1数字化技术目前,数字化方法主要分为接触式测量和非接触式测量两类。接触式测量是指测量装置的测头与实物表面有接触,采用的设备主要有:三坐标测量机、数控机床(NC)加上测量装置、专用数字化仪器等。非接触式测量装置的测头不接触测量表面,根据测量原理不同分为光学测量、超声波测量、电磁测量等方法。精彩文档实用标准文案2.1
7、.2曲面光顺曲面光顺是指使曲面具有光滑、顺眼的性质。几何造型的算法不控制实际形体,而是控制定义形体的数据。在反求工程的曲面建模中,实物表面数字化过程中得到的是大量的离散数据,缺少必要的特征信息(连续性要求信息),而且数字化过程中存在误差,使得曲面光顺变得重要。曲面光顺的方法很多,有最小二乘法、能量法、回弹法、基样条法、圆率法、磨光法等。通过曲面拟合技术构造的曲面模型不仅要求符合产品的描述标准,且应与CAD/CAM系统具有较好的交互能力。因此,对
