逆向工程机制郇学东

逆向工程介绍

机制郇学东140208地址:山东农业大学机械与电子工程学院；Email:zkxoffice@.逆向工程技术2023/5/252§1逆向工程概述§2逆向工程中的关键技术§3逆向工程应用实例2023/5/2531、问题的提出由于零件形状十分复杂，很难准确地在CAD软件上设计出实体模型通过手绘或手工捏塑来设计产品，其原型很难完全在CAD软件中体现在没有图样和参数情况下，用传统方法仿制产品困难也不够准确计算机模型比实体模型缺少“真实感”和可“触摸性”市场上的许多三维CAD软件可能对某些产品造型设计而言，并不十分适用计算机模型本身也需要检验§1逆向工程概述2023/5/2542、定义§1逆向工程概述市场调研、设计要求制造设计产品正向设计是由未知到已知，由想象到现实的过程已有的产品信息新产品消化、理解、再创新逆向工程是已有设计的设计2023/5/2552、定义广义定义：在已知某种产品的有关信息（包括硬件、软件、照片、广告、情报等）的条件下，以方法学为指导，以现代设计理论、方法、技术为基础，运用各种专业人员的工程设计经验、知识和创新思维，回溯这些信息的科学依据，即寻求这些信息的先进性、积极性、合理性、改进的可能性等，达到充分消化和吸收，然后在此基础上改进、挖潜进行再创造狭义定义：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，主要指几何形状的反求§1逆向工程概述2023/5/2563、逆向工程所需软硬件测量设备逆向设计软件逆向工程软件：Imageware、Raindrop、GeomagicStudio、Paraform、ICEMSurf、CopyCAD等CAD/CAM系统类似模块，UG—Unigrahics、ProE—Pro/SCAM、Cimatron90—PointCloud等§1逆向工程概述接触式三坐标测量仪非触式三坐标测量仪工业CT测量机2023/5/2574、逆向工程流程§1逆向工程概述数字化测量CAD模型重构二维图样、技术文档仿制改制产品CAD/CAE系统CAM系统快速成型RP产品样件模具PDM系统实物样件新产品2023/5/2581、数字化测量2、测量数据预处理3、三维重构4、坐标配准5、误差分析§2逆向工程关键技术产品实物数字测量数据处理三维重构坐标配准误差分析CAD模型设计数据2023/5/259数字化测量数字化测量是逆向工程的基础，在此基础上进行复杂曲面的建模、评价、改进和制造。数据的测量质量直接影响最终模型的质量。2023/5/2510数字化测量——测量设备接触式测量非接触式测量2023/5/2511数字化测量——测量设备光学测量法原理：激光带投射到被测物体表面，反射光在图象传感器上成像，按照预设定的三角形光路原理的测到被测物体的坐标，物体的全轮廓是通过多轴可控机械运动辅助获得2023/5/2512数字化测量——测量设备基于平板探测器X射线成像系统

医学CT测量2023/5/2513数字化测量——测量方法的比较优点接触式探头发展已有几十年，其机械结构和电子系统已相当成熟，故有较高的准确性和可靠性。接触式测量探头直接接触工作表面，与工件表面的反射特性、颜色及曲率关系不大。缺点为了确定测量基准点而使用特殊的夹具，不同形状的产品可能会要求不同的夹具，因此导致测量费用较高。球形的探头易因接触力造成磨损，为了维持测量精度，需要经常校正探头的直径，不当的操作还会损坏工件表面和探头。测量数度较慢，对于工件表面的内形检测受到触发探头直径的限制。对三维曲面的测量，探头测量到的点是探头的球心位置，欲求得物体真实外型需要对探头半径进行补偿，因而可能引入修正误差。接触式测量2023/5/2514数字化测量——测量方法的比较优点不必作半径补偿，因为激光光点位置就是工件表面的位置。测量数度非常快，不必像接触式探头那样逐点进出测量。软工件、薄工件、不可接触的高精密工件可直接测量。缺点测量精度较差，因接触式探头大多使用光敏位置探测器来检测光点位置，目前其精度仍不够。因非接触式探头大多是接收工件表面的反射光或折射光，易受工件表面反射特性的影响，如颜色、曲率等。非接触式测量只做工件轮廓坐标点的大量取样，对边线处理、凹孔处理以及不连续形状的处理较困难。非接触式测量2023/5/2515数字化测量——测量实例叶片模具型面数据

叶片模具边界数据

共采集数据点24500个。20妈23仅/5争/1艰916数字秀化测呜量——测量渣实例自主怕研发极的高姻解析蛇度3D栏-C额T实验涛系统不同洪叶片帆的3D迎-C币T层析袜断层20雾23膏/5纵/1忧917数字太化测可量——测量剖实例自主系研发注的实跃验扫糟描系硬统蒙皮翼模具翁（亡长5m）共采职集数痕据点34摄12寇12个成型约面点馋云图20冷23确/5伪/1逮9181、数柱字化喷测量2、测梅量数梨据预潜处理3、三桶维重荷构4、坐手标配骗准5、误燥差分分析§2逆向跑工程代关键特技术产品实物数字测量数据处理三维重构坐标配准误差分析CAD模型设计数据20患23询/5布/1槐919测量滴数据珠预处疯理1、原忆因产品幅外形风数据拘是通咱过坐舞标测奶量机香来获掏取的亡，一础方面阳，无脊论是有接触狗式的炎数控忌测量户机还塞是非段接触舞式的搭激光爪扫描泻机，游不可阻避免谦地会蜘引入蹈数据纷误差慰，尤活其是污尖锐广边和犁产品谅边界废附近球的测横量数受据，顷测量失数据银中的扯坏点筑，可蒜能使魔该点哥及其红周围吸的曲朴面片贸偏离狠原曲霸面。库另外钞，由婶于激离光扫贴描的刘应用叮，曲忙面测叙量会佩产生仍海量丑的数夕据点舰，这衫样在停造型小之前射应对宁数据阀进行帆精简愧。2、包偿含内肠容坏点享去除焰，点浑云精断简，艰数据粘插补社，数枣据平匪滑，龙数据幼分割20做23浇/5像/1索920测量屯数据艰预处点理——坏点医去除坏点偷又称复跳点辨，通哀常由泳于测邻量设崇备的拌标定塞参数产发生瓦改变率和测挪量环抓境突刘然变勒化造掀成的腐，对记于手酿动人铜工测羞量，李还会追由于训误操巡寿作是夜测量敌数据秘失真金。坏点消对曲龟线、倦曲面棍的光摊顺性煎影响栗较大间，因生此测即量数熄据预爬处理控首先况就是舅要去子除数轻据点雹集中刑的坏洞点。常用脉方法铲如下判：直观听检查便法曲线绵检查羊法弦高机差法20驰23苍/5饰/1丽921测量欠数据包预处族理——点云苗精简当测环量数梨据过古密，嗽不但代会影率响曲污面的弯重构胁速度差，而弯且在岔重构馅曲面恐的曲日率较阿小处丈还会股影响天曲面钻的光辛顺性拢。因陈此，铸在进青行曲盖面重叙构前臭，需祥要建醉立数尸据的搭空间裕邻域胀关系酱和精颠简数模据。在均配匀精稀简方绢法中盈，通住过以坑某一塑点定络义采海样立事方体婶，求吉立方勉体内慨其余阀点到命该点甘的距识离，钞再根馅据平瓜均距萄离和叹用户孔指定穿保留分点的捉百分脊比进嚷行精岛简。保留源每个屋子立跨方体百中距岩中心趣点最逐近的靠点。20界23叛/5端/1肾922测量际数据军预处梢理——数据兼精简榆实例测量烘数据正（24敲50团0个）盗处理柴后的棚数据妄（46级07个）精简杀原则郊：精简陡距离珠为2m桨m，精炭简后案的点联云在颈空间咽分布艳均匀绍，适蕉合数盛据的社后续销处理邀。20陷23避/5锁/1按923测量柄数据船预处掀理——数据西插补由于崇实物算拓扑第结构爪以及峰测量扑机的豆限制赏，一位方面挥在实每物数帽字化输时会奏存在蓝一些证探头肿无法恳测到巧的区阀域，适另一贱种情庸况则猴是实嫂物零慕件中寺存在闲表面将凹边忆、孔授及槽宾等，墨使曲元面出繁现缺斤口，龙这样剪在造哄型时框就会罢出现弦数据益空白数现象鄙，影泛响曲定面的然逆向牵建模益。目前假应用胁于逆尚向工熔程的脑数据安插补海方法达主要波有实物撇填充兆法造型懒设计亮法曲线触、曲缴面插跌值补赢充法20鸦23敞/5交/1艇924测量既数据绵预处梳理——数据恳平滑由于京在数锻据测借量过策程中搜受到钞各种躬人为妇和随限机因盛素的组影响罩，使魂得测厌量结就果包坐含噪柄声，抖为了倡降低联或消垃除噪立声对悲后续交建模佛质量爹的影丑响，甜需要扑对数裙据进邀行平路滑滤叉波。鼻数据药平滑威主要晃针对辜扫描殊线数河据，沾如果水数据灯点是腰无序呈的，湿将影算响平吃滑的票效果扮。通常画采用依的滤村波算皇法：标准拴高斯(G吹au柏ss梅ia赵n)法平均(A妻ve萌ra党gi颂ng醉)法中值(M她ed纽奉ia钞n)法20杨23忙/5斜/1芹925测量驶数据稠预处弊理——数据埋分割数据组分割捡是根煎据组夸成实灭物外壳形曲蠢面的裁子曲机面类烈型，驶将属罚于同凤一子止曲面创类型截的数巷据成隙组，取这样塔全部接数据压将划纺分成绸代表享不同蛮曲面驶类型项的数霜据域滤，为穴后续毙的曲启面模励型重探建提嫩供方伟便。常用胡方法图：基于钢测量跳的分拆割自动骑分割测量硬数据踩点诱数鹿据点绍分割巧拟合29个二发次曲榜面线框否图僻渲升染图20浮23歪/5缘瑞/1谋926测量旺数据糠预处板理——数据策分割仪表渔盘原挖始点尸云数唇据酸分割歉后的赔点云根据鲁形状迁分析轰，将欣点云兵分割财为三干部分艘：左絮端面无，中溉间面净，右狠端面峡。逆求绕软件说提供影多种摄分割取点云计的方柄法20陕23套/5职/1利9271、数储字化右测量2、测列量数办据预匠处理3、三姐维重右构4、坐拆标配绿准5、误丈差分目析§2逆向绿工程潜关键粒技术产品实物数字测量数据处理三维重构坐标配准误差分析CAD模型设计数据20胜23技/5努/1界928三维胡重构在逆禽向工申程中糠，实砌物的积三维CA粥D模型粥重构畏是整炮个过雹程最眉关键恰、最晋复杂经的一纸环，们因为节后续尖的产转品加拖工制菊造、昆快速蛮原型啦制造绩、虚互拟制循造仿连真、取工程制分析择和产奴品的情再设黑计等锣应用塘都需激要CA否D数学巡寿模型青的支绿持。启这些匹应用纺都不嚷同程鲁度地涛要求杏重构贡的CA跳D模型脏能准耻确还裕原实肆物样匠件。材整个赵环节僵具有共工作拐量大来、技唤术性店强的归特点马，同歪时工短作的递进行筹受设已备硬蔽件和传操作典者两清个因垂素的何影响穗。点云草图拢三莫维模辣型20锡23断/5身/1租929三维泰重构——常用赛方法目前遵成熟颈的模敢型重券构方弹法根浴据数幼据类翅型、椒数据慕来源准、造蓝型方丽式和鹊曲面培表示役可分酸为：按数挥据类妨型：分为桑有序钞点和潜散乱伙点的日重构却；按测遇量机微的类驴型：分为蚂基于CM住M、激苏光点亩云、CT数据籍和光壶学测腥量数冶据的锐重构揉；按造聪型方碧式：可分苏为基腐于曲严线的东模型佛重构诵和基奔于曲舌面的怖直接边拟合坊；按曲送面表互示方乏法：分为私边界纳表示妙、四量边B样条罪表示不、三姻角面涨片和反三角梦网格志表示百的模龟型重挖构等浸。在模脂型重退构之手前，含应详姻细了浴解模眠型的役前期氧信息损和后症续应跨用要测求，债以选径择正嫌确有物效的散造型花方法胶、支握撑软抱件砍、模精型精咏度和职模型严质量伏。前浴期信缠息包颈括实俱物样甲件的耀几何犬特征其、数康据特穴点等来；后海续应右用包宽括结军构分枝析、唐加工旅、制黑作模唱具、寺快速咱原型视等。20瞎23赌/5许/1激9301、数疮字化续测量2、测仗量数辩据预委处理3、三啄维重允构4、坐希标配刃准5、误巡寿差分奇析§2逆向框工程千关键依技术产品实物数字测量数据处理三维重构坐标配准误差分析CAD模型设计数据20坑23淹/5滨/1龙931坐标抛配准实现连测量稿数据荡和被会测物雪设计银模型洲的坐惹标配渡准，摊为误伙差分脸析做番准备霞，配宫准精壶度直筐接影器响后匪续整宋体误惹差结钻果的监可靠胳性。测量舒数据姐模型遭与CA鸽D模型练间的雕配准痛重点都：选择填基准坐标进变换选择虫基准:测量帝时，但标定葬基准码点，麻配准言时，镜基准盈定位记点和箩被测虑件上事的设恋计点示重合僻；根据绍被测寺物的垮几何鲜特性茄自定哥义。20贞23访/5尊/1传932坐标瞧配准——实例配准誓前怖配准禽后20萝23滩/5顾/1茅9331、数筐字化障测量2、测近量数宣据预惩处理3、三生维重傅构4、坐匠标配耀准5、误帅差分恶析§2逆向血工程故关键捎技术产品实物数字测量数据处理三维重构坐标配准误差分析CAD模型设计数据20源23默/5蜘/1宁934误差峡分析影响斯误差尽的主六要要停素：（1）产蓄品原逢型误袋差（2）数跑据采业集误裤差（3）曲被面重牺构时车产生老的误殃差（4）模缴型配纠准误琴差20贿23割/5月/1贷935误差食分析——产品装原型糟误差由于承逆向瓦工程拼是根丛据实请物原卧型来顶重构纱模型闻的，余但原逢产品破在制蓝造时遮会存访在制迎造误熔差，潮使实具物几素何尺祸寸和愤设计宇参数悉之间企存在任偏差废，如求果原离型是乘使用锦过的勉还存扇在磨左损误说差。实际价零件辰测严量点敲云原型傅误差店一般刺较小数，其田大小灰一般植在原脖设计甜的尺庄寸公衣差范令围内西。20邪23地/5锈/1旦936误差典分析——数据全采集肠误差测量续误差义包括副测量歉设备壤系统精误差悔、测鼠量人邀员视生觉和饮操作叙误差谦、产味品变搞形误诊差和充测头翻半径迈补偿揪误差棕等。贺测量肢误差盟和设楼备环例境、史测量掉人员约的经概验等富。20粘23怀/5脚/1植937误差旺分析——曲面层重构鞠产生敬的误味差主要耍是在违逆向丝式工程翠软件冤中进骡行模惊型重久构时挥，曲翼线、宾曲面皱的拟信合误丈差，祝目前冤的软付件常滴采用话最小退二乘价法叔逼近粪来进彼行样将条曲鞭线、踪蝶曲面本拟合孔，因悟此存队在一翼个允链差大妨小控湿制问欺题。蒙皮编面板怕测量鸦测量记点云偿点云育处理20岗23付/5若/1牢938误差虚分析——模型朴配准势误差在模讨型配侨准过悠程中控，为馆保证亲轮廓溪边界限的贴壤合和哈共线裹，配声合零岔件的势测量公边界浸轮廓蠢必须挡调整富为一倡条配兔合线环，这汗样对振配合怜零件豆表面臣造型编时会怠带来胞误差嚷，为椒减小稼误差朴，轮天廓线撤测量距和曲久线拟贵合时江要求狼精确数据垒匹配盗就是凝实现掌测量晋数据榴和被职测物费设计芝模型聋的坐偶标配稼准，孟其匹律配精版度直那接影反响后捞续整梢体误流差结长果的搬可靠街性。配准虚前暮配准搬后20远23羊/5份/1川939误差梅分析20扬23牧/5冶/1亡940§3逆向耗工程向应用画实例汽车号工业无是一倒个在肾技术刊和市雾场需忠求上谷具有正高度烧连续佣性的恒工业,所以帅所有妇的后赢进者烤不可敌能绕斤过汽驰车工数业的岛主导泊设计碗和技践能基吵础,必须乌经历以模绪仿为郊基础苗的自俊主创保新之隆路。日览本和闯韩国况汽车纵工业菌就是变在模批仿中码起步池的,我国匪过去权自主倡开发宝的老膛红旗沾和上果海牌樱轿车虚也都滩是从术模仿下开始刑的。任因此,模仿召创新奴本身亩并不知违反律知识趴产权,通过蔑模仿稻、学少习进尾行新锹产品肢开发窑必须警通过逆向慨工程，这抢是国枕际上中通行舱的一辅种开描发模孙式,不仅页在汽勺车行剥业,在装锤备制必造、哗仪器刷仪表且、船顿舶、首航空澡航天捡等许刑多领裤域都腥普遍蓬存在西。逆向肥工程拣最重恢要的哈作用职是帮泉助设址计工朋程师繁理解赖设计朋的道伪理,而一贞旦理拆解了醉“为抚什么顶”的倒问题,技术示人员幻玉总是驰会修患改原吐来的胀设计,以使添产品讲更加爱符合涌市场纠需求屯特点泄和企茶业生关产特央点的库要求缘瑞。因何此,通过逆向而工程僚进行形自主蒸开发前的过士程必导然导隔致自傅主创谈新。作坡为市选场的捆后进赢入者,奇瑞亩的企尝业战浩略是芹典型谦的后阵进者健战略,就是尾选取堵一个组市场喉上已扔有的突车型抓作为舱主要派参考耍标杆(b孙en轿ch漂ma哪rk丢in初g)进行肿开发俱。20坊23差/5组/1搁941§3逆向宿工程冷应用止实例——QQ汽车20红23滚/5悠/1附942§3逆向蔽工程醋应用形实例——歼720滴23忧/5灯/1穴943§3逆向举工程灾应用事实例——At楚os应用1：汽车夕设计应用2：钣金昼件测况量20健23宝/5按/1功944§3逆向泄工程岔应用壮实例——汽车痒引擎必盖测量男点云横向密截取预点云拟合雁曲线纵向五截取峡点云拟合婚曲线创建勺轮廓拣线和搂边界普线重构狮的参杜数化醋曲线20率23打/5草/1败945§3逆向伏工程卧应用宪实例——汽车续引擎拦盖汽车邀引擎副盖的倒模型前端访面后端百面中间盏面分片寄建立贡曲面诊模型20可23界/5疯/1趁946§3逆向振工程轧应用播实例——汽车匹引擎直盖误差闯分析20脚23肠/5词/1睬947§3逆向为工程零应用霉实例——汽车耽仪表童盘逆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