扫描在模具逆向工程里的应用课件

扫描在模具逆向工程里的应用EXAscanREVscan标准精度一·逆向工程的定义随着计算机技术的发展，CAD/CAM技术已成为产品设计和加工的重要工具，其中的三维造型技术已被制造业广泛应用于产品及模具设计、方案评审、自动化加工制造及管理维护等各个方面。在实际开发制造过程中，设计人员接收的技术资料可能是各种数据类型的三维模型，但很多时候，却是从上游厂家得到产品的实物模型。没有图纸或CAD数据档案，工程人员无法得到准确的尺寸，制造模具就更为烦杂。用传统的雕刻方法，时间长且效果不佳，这时候就需要一个一体化的解决方案：从样品→数据→产品，逆向工程系统就专门为制造业提供了一个全新、高效的三维制造路线。这就是模具制造中拥有的“逆向思维”，即逆向工程。逆向工程是由高速三维激光扫描机对已有的样品或模型进行准确、高速的扫描，得到其三维轮廓数据，配合反求软件进行曲向重构，并对重构的曲面进行在线精度分析、评价构造效果，最终生成IGES或STL数据，据此就能进行快速成型或CNC数控加工。二·逆向工程技术现状与发展趋势CAD逆向工程技术，也称为测量造型技术，CAD逆向工程技术与传统意义的复制是有区别的。运用逆向工程技术是伴随着测量技术与CAD三维造型技术是伴随着测量技术与ＣＡＤ三维造型技术的发展而发展起来的，因此测量技术既表面数字化技术与数据处理技术三维曲面造型技术是其关键技术。在表面数字化技术中，根据测量方式的不同可以将数据采集的方法分为接触式和非接触式两大类传统的测量方法是以三坐标测量机CMM为代表的接触方式。通过等间距测点简单又易于实现。然而其缺陷也是显而易见的。对曲率变化不一的复杂曲面，小步长测量工作效率低下，且数据处理冗繁大步长测量测量数据无法精确反映被测轮廓曲率半径较小处的形状影响测量准确度。三逆向工程及检测技术描述------1逆向工程的工艺流程目前所称的逆向工程是针对一现有工件(样品或模型)，利用3D数字化测量仪器(如三维扫描仪、三坐标测量仪)准确、快速地量取工件的表面点数据或轮廊线条，传至CAD／CAM系统，以创建曲面或实体模型，经编辑、修改后，由CAM系统所生成的NC加工刀具路径传送到NC加工机床，制作所需模具，或者由CAD系统所生成的STL文件传送至快速成型机(RapidPrototyingMaching)，将样品模型制作出来，总体流程如下：三逆向工程及检测技术描述------1逆向工程的工艺流程三逆向工程及检测技术描述------2基于逆向工程的三维检测工艺流程

四·数据采集的设备曲面的数字化就是在样件表面提取点的坐标值并将其以二维或三维数据点集的形式存放起来的过程。曲面的数字化涉及的主要内容是数据测量问题，数据测量方法主要依据测量设备（数字化测量仪）的不同而不同。目前逆向工程所采用的数字化测量仪主要有机械接触式坐标测量机、光学坐标测量机、激光坐标测量机。除此之外，还有工业CT断层扫描设备也广泛应用于逆向工程系统中。根据不同的测量设备以及获取数据的不同方法，我们可以把测量分为接触式和非接触式两大类。四·数据采集的设备非接触式光学测量方法利用声、光、电磁等与物体表面发生相互作用的物理现象来获取三维信息，目前应用最为广泛的是应用光学原理发展起来的三角形法、结构光法、计算机视觉法、激光干涉法、激光衍射法等现代三维形状测量方法。由于具有测量过程非接触和测量迅速等优点，越来越受到人们的重视。采用以上光学原理完成三维信息获得的设备统称为三维扫描仪。四·数据采集的设备三维扫描仪的类型从光源上来看，三维扫描仪分为激光三维扫描仪和白光三维扫描仪，激光三角法的原理是采用激光作为光源照射到被测物体上，利用CCD接受漫射光成像点，根据光源、物体表面反射点、成像点之间的三角关系计算出表面反射点的三维坐标。此方法已经成熟。如果采用线光源，激光扫描测量方法可以达到很高的测量速度。采用激光三角法的三维扫描仪根据不同的结构又分为台式激光三维扫描仪、照相式激光三维扫描仪、关节臂式激光三维扫描仪、手持式激光三维扫描仪。白光投影测量法其原理是将具有一定模式的光源如栅状光条投射到物体表面，然后用两个镜头获取不同角度的图像，通过图像处理方法得到整幅图像像素的三维坐标，具有速度快、无需运动平台的优点。采用结构光投影测量法的三维扫描仪统称为光栅三维扫描仪。四数据采集的设备四·数据采集的设备三维扫描仪的类型从光源上来看，三维扫描仪分为激光三维扫描仪和白光三维扫描仪，激光三角法的原理是采用激光作为光源照射到被测物体上，利用CCD接受漫射光成像点，根据光源、物体表面反射点、成像点之间的三角关系计算出表面反射点的三维坐标。此方法已经成熟。如果采用线光源，激光扫描测量方法可以达到很高的测量速度。采用激光三角法的三维扫描仪根据不同的结构又分为台式激光三维扫描仪、照相式激光三维扫描仪、关节臂式激光三维扫描仪、手持式激光三维扫描仪。白光投影测量法其原理是将具有一定模式的光源如栅状光条投射到物体表面，然后用两个镜头获取不同角度的图像，通过图像处理方法得到整幅图像像素的三维坐标，具有速度快、无需运动平台的优点。采用结构光投影测量法的三维扫描仪统称为光栅三维扫描仪。四·数据采集的设备但以上方法无法获取零件内表面的三维坐标，所以激光扫描法和基于x射线的CT扫描法目前也得到应用。CT扫描法也是一种有效的获取物体坐标点的方法，但其设备的使用及维护费用非常昂贵。除了能获取物体外表面上的点外，还能获取物体内表面上的点。但所获得的点只能以物体的横截面形式给出，不利于物体表面的精确拟合。核磁共振MRI、超声层析成像等方法实现了对被测物体内部结构的无损测量，不过目前能达到的测量精度还很低，一般在0．1mm数量级。当然，不采用CT扫描法也可以对工件内部进行扫描，主要的方法有两种：破坏式和过度模具式。五·逆向工程及检测软件

逆向工程及检测的实施需要逆向工程软件的支撑。逆向工程软件的主要作用是接收来自测量设备的产品数据，通过一系列的编辑操作，得到品质优良的曲线或曲面模型，并通过标准数据格式将这些曲线曲面数据输送到现有CAD/CAM系统中，在这些系统中完成最终的产品造型。由于无法完全满足用户对产品造型的需求，因此逆向工程CAD软件很难与现有主流CAD/CAM系统，如CATIA、UG、Pro/ENGINEER和SolidWorks等抗衡。很多逆向工程软件成为这些CAD/CAM系统的第三方软件。如UG采用ImageWare作为UG系列产品中完成逆向工程造型的软件，Pro/ENGINEER采用ICEMSurf作为逆向工程模块的支撑软件。此外还有一些独立的逆向工程软件，如GeoMagic等，这些软件一般具有多元化的功能。例如，GeoMagic除了处理几何曲面造型以外，还可以处理以CT、MRI数据为代表的断层界面数据造型，从而使软件在医疗成像领域具有相当的竞争力。另外一些逆向工程软件作为整体系列软件产品中的一部分，无论数据模型还是几何引擎均与系列产品中的其他组件保持一致，这样做的好处是逆向工程软件产生的模型可以直接进入CAD或CAM模块中，实现了数据的无缝集成，这类软件的代表是DELCAM公司的CopyCAD。五·下面介绍几个比较著名的逆向工程软件

Geomagic由美国Raindrop(雨滴)公司出品的逆向工程和三维检测软件GeomagicStudio可轻易地从扫描所得的点云数据创建出完美的多边形模型和网格，并可自动转换为NURBS曲面。以前该软件主要被应用于重工、航空航天和汽车工业等众多行业，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进行处理即可获得曲面。

五下面介绍几个比较著名的逆向工程软件

ImagewareImageware由美国EDS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。Imageware逆向工程软件的主要产品有：Surfacer——逆向工程工具和class1曲面生成工具Verdict——对测量数据和CAD数据进行对比评估Buildit——提供实时测量能力，验证产品的制造性RPM——生成快速成型数据View——功能与Verdict相似，主要用于提供三维报告Imageware采用NURB技术，软件功能强大，易于应用。Imageware对硬件要求不高，可运行于各种平台：UNIX工作站、PC机均可，操作系统可以是UNIX、NT、Windows95及其它平台。

五·下面介绍几个比较著名的逆向工程软件

CopyCADCopyCAD是由英国DELCAM公司出品的功能强大的逆向工程系统软件，它能允许从已存在的零件或实体模型中产生三维CAD模型。该软件为来自数字化数据的CAD曲面的产生提供了复杂的工具。CopyCAD能够接受来自坐标测量机床的数据，同时跟踪机床和激光扫描器。CopyCAD简单的用户界面允许用户在尽可能短的时间内进行生产，并且能够快速掌握其功能，既使对于初次使用者也能做到这点。使用CopyCAD的用户将能够快速编辑数字化数据，产生具有高质量的复杂曲面。该软件系