07011158文献综述

1、 杭州电子科技大学毕业设计（论文）文献综述毕业设计（论文）题目xxxxxxx文献综述题目xxxx学 院xxxx专 业xxxx姓 名xxxxx班 级07010114学 号07011158指导教师邵健Ni 逆向工程一、前言逆向工程专门为制造业提供了一个全新、高效的重构手段，实现从实际物体到几何模型的直接转换。作为产品设计制造的一种手段，在20世纪90年代初，逆向工程技术开始引起各国工业界和学术界的高度重视。在逆向工程设计中,软件造型主要由现有的CAD/CAM软件和专门的逆向工程软件组成。Imageware是著名的逆向工程软件，是广泛应用于汽车、航天、家电、磨具、计算机零部件领域。是对产品开发过程前

2、后阶段的补充通过将加工好的实际零件与电子化的数学模型紧密结合，使得在产品开发过程中全面贯彻保持设计和工程意图又同时进行检验的思想。Imageware作为逆向工程造型软件,具有强大的测量数据处理、曲面造型、误差检测功能,可以处理几万至几百万的点云数据,根据这些点云数据构造的曲面A(CLASSA)具有良好的品质和曲面连续性。1二、主题逆向工程是在没有产品原始图样、文档的情况下，对产品实物进行测量和工程分析，经过CAD/CAM/CAE软件进行数据处理，重构几何模型，并生成数控程序，由数控机床重新加工复制出产品的过程3。随着计算机辅助几何设计的理论和技术的发展和应用以及CAD/CAM集成系统的开发和商

3、业化，产品实物的逆向设计首先通过测量扫描以及各种先进的数据处理手段获得产品实物信息，然后充分利用成熟的CAD/CAM技术，快速、准确地建立实体几何模型，在工程分析的基础上，数控加工出产品模具，最后制成产品，实现从产品或模型设计产品的整个生产流程。数据预处理时逆向工程的一项重要的技术环节，它决定着后续的模型重建过程能否方便、准确地进行。数据处理的一项重要工作就是对多次测量数据的重定位对齐，对齐问题可归结为一非线性优化问题，目前已提出有多种方法，如ICP算法、四元数法、SVCD方法等，在这些方法中，基于三个基准点的对齐定位方法是一种简单实用的对齐方法。对噪声点和异常点的处理以及对数据进行的平滑操作

4、，判断的依据应慎重选择，。目前的主要方法依然是根据曲面曲率的信息来判断曲面的类型，对表面绫线则通过曲线曲率的变化加以判定。三维CAD模型的重构是逆向工程的另一个核心和主要目的，是后续产品加工制造、快速成型、工程分析和产品再设计的基础。因此，CAD模型的重构是整个逆向工程中最关键、最复杂的一环。在逆向工程中，三维CAD模型的重构是利用产品表面的散乱点数据，通过插值或拟合，构建一个近似模型来逼近产品原型，点云数据处理是指通过模型数字化获得实物模型的表面点数据后,对这些点数据进行拼接,合并去除噪音点,确保点云数据真实的反映了实物模型的曲面信息,并有利于在逆向工程软件系统里进行曲面重构1。从国内逆向工

5、程的应用现状来看,一部分汽车摩托车行业的用户已经从最初的国外引进样车参照设计,发展到了从工业造型设计入手,制作油泥模型、基于油泥模型的逆向设计。总之,逆向工程是一种高起点的、先被动后主动的创造性活动。一个先进成熟的产品、一个工业设计模型,都凝集着设计者的智慧和技术,要在吃透、消化原设计的基础上设计出具有竞争力的创新产品,别有一番难度。故逆向工程并非简单“抄袭”过程而是产品创新设计的一种重要手段2。以前的Imageware软件主要被应用于航空航天和汽车工业，因为这两个领域对空气动力学性能要求很高，在产品开发的开始阶段就要认真考虑空气动力性。常规的设计流程首先根据工业造型需要设计出结构，制作出油泥

6、模型之后将其送到风洞实验室去测量空气动力学性能，然后再根据实验结果对模型进行反复修改直到获得满意结果为止，如此所得到的最终油泥模型才是符合需要的模型。如何将油泥模型的外形精确地输入计算机成为电子模型，这就需要采用逆向工程软件。首先利用三坐标测量仪器测出模型表面点阵数据，然后利用逆向工程软件(例如：Imageware surfacer)进行处理即可获得 class1 曲面。 随着科学技术的进步和消费水平的不断提高，其它许多行业也开始纷纷采用逆向工程软件进行产品设计。以微软公司生产的鼠标器为例，就其功能而言，只需要有三个按键就可以满足使用需要，但是，怎样才能让鼠标器的手感最好，而且经过长时间使用也

7、不易产生疲劳感却是生产厂商需要认真考虑的问题。因此微软公司首先根据人体工程学制作了几个模型并交给使用者评估，然后根据评估意见对模型直接进行修改，直至修改到大家都满意为止，最后再将模型数据利用逆向工程软件 Imageware 生成 CAD 数据。当产品推向市场后，由于外观新颖、曲线流畅，再加上手感也很好，符合人体工程学原理，因而迅速获得用户的广泛认可，产品的市场占有率大幅度上升。Imageware 由德国Siemens集团旗下的UGS公司出品，是最著名的逆向工程软件，正被广泛应用于汽车、航空、航天、消费家电、模具、计算机零部件等设计与制造领域。该软件拥有广大的用户群，国外有 BMW、Boeing

8、、GM、Chrysler、Ford、raytheon、Toyota 等著名国际大公司，国内则有上海大众、上海交大、上海 DELPHI、成都飞机制造公司等大企业。Imageware 12是美国UGS公司2005年初发的Imageware的最新版本，它在逆向工程中充当了一个重要的角色，参与了逆向工程的各个过程，并且发挥了模型数字化、校验、修复、修改、复制产品等功效4。Imageware的逆向设计一般遵循“点云处理-曲线生成/处理-曲面生成/处理”的流程。(1)点云处理。读入点云,Imageware可以接收几乎所有扫描设备的数据,还可以输入G-Code,STL等其它格式的数据。将分离的点云对齐,由于

9、有些零件形状复杂,一次扫描无法获得全部数据,需要多次扫描,Imageware可以对读入的点云数据进行对齐、合并处理,创建一个完整的点云。点云对齐在扫描过程中也可以完成去除噪音点,可视化点云,规划如何创建曲面,对清理后的点云进行判断,规划如何创建面,是通过构曲线再构面,还是直接创建面,提取特征点。具有对称性的零件,可以找出对称面,截取一半点云进行曲面重构,最后镜像得到完整曲面。(2)曲线生成/处理。Imageware提供了多种方法通过点来生成曲线,用户可以根据精度和光顺性的要求,根据需要选择曲线生成方法并选择恰当的参数。诊断和修改曲线,曲线一旦生成,Imageware提供了包括显示法向、曲率半径

10、、控制点的比较等诊断方法来判断曲线的光顺性,还可以对曲线进行修改,改变曲线与相邻曲线的连续性、对曲线进行延展。(3)曲面生成/处理。与曲线一样,生成曲面前要考虑精度与光顺性。Imageware中提供的创建曲面方法很多,可以用点直接生成曲面,可以用曲线通过蒙皮、扫掠、4条边界线、曲线网格混成等方法生成曲面,也可以结合点和曲线的信息来创建曲面。在生成曲面时可以实时检查曲面的准确性、光顺性连续性等方面的瑕疵,Imagewar有任意截面的连续性、曲面反射线情况、高亮度线、光谱图、曲率云图、点与曲面的比较和圆柱型光源照射下的反光图等近20种诊断工具可供选择。如果用户感觉生成的曲面不满意,可以对曲面进行动态修改。用户可以实时、定性或定量地拖拽曲面上的任意控制点,达到最佳的设计效果2。三、总结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。 四、参考文献1王霄逆向工程技术及其应用M化学工业出版社,2004.2 马淑梅.逆向工程与计算机辅助产品