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:.逆向工程技术2023/7/32§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2023/7/331、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2023/7/342、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2023/7/352、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2023/7/363、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2023/7/374、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2023/7/381、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2023/7/39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。20崇23铁/6程/2貌710数字蔑化测危量——测量朋设备接触识式测中量非接惰触式款测量20恳23锣/6鸣/2贷711数字耐化测就量——测量欺设备光学丸测量剑法原狡理：敲激光快带投厌射到紫被测全物体纠表面袭，反播射光交在图铃象传誓感器缩慧上成拾像，凶按照塘预设摸定的叹三角卖形光通路原境理的抽测到案被测高物体寸的坐纺标，甜物体所的全释轮廓壳是通宿过多伤轴可乎控机犁械运下动辅拍助获祸得20傅23庆/6敢/2地712数字仪化测休量——测量干设备基于锄平板牧探测忠器X射线裤成像茫系统医学CT测量20兔23她/6樱/2堂713数字爹化测旷量——测量升方法发的比熊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。接触掘式测奔量20脊23微/6驳/2民714数字惊化测材量——测量卡方法专的比鲜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。非接垂触式息测量20转23胁/6勺/2乱715数字距化测辱量——测量虫实例叶片寇模具怖型面差数据叶片表模具弃边界早数据共采部集数井据点24斑50采0个能。20任23享/6盏/2昏716数字衣化测寄量——测量停实例自主火研发睛的高箱解析蚀度3D阳-C擦T实验丹系统不同谋叶片美的3D倒-C跑T层析歼断层20哀23棍/6屑/2晒717数字锤化测先量——测量止实例自主予研发天的实浸验扫浮描系返统蒙皮肢模具丹（筐长5m）共采辨集数足据点34湖12钥12个成型倚面点坚云图20带23博/6想/2并7181、数张字化济测量2、测羽量数框据预劈燕处理3、三馆维重北构4、坐爽标配忌准5、误泛差分嫂析§2逆向奥工程幼关键饿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谜23习/6夸/2洽719测量预数据症预处茧理1、原那因产品楼外形洲数据英是通讽过坐米标测旅量机斜来获疯取的厕，一遣方面箩，无剩论是占接触殖式的扑数控口测量应机还隐是非钢接触金式的梁激光桶扫描传机，制不可毯避免帽地会买引入晚数据铺误差栏，尤文其是勾尖锐策边和唯产品杀边界织附近葛的测设量数答据，彼测量服数据坝中的苏坏点躺，可希能使户该点蛋及其柿周围五的曲兽面片箩偏离类原曲原面。键另外确，由兆于激金光扫膝描的斧应用所，曲挡面测女量会铜产生矮海量馋的数照据点耀，这图样在躬造型桨之前严应对生数据嫩进行讯精简蹦。2、包扭含内挽容坏点斯去除垃，点偏云精皆简，们数据沾插补疑，数校据平闭滑，在数据投分割20思23浊/6毅/2壮720测量蹲数据娘预处湖理——坏点戏去除坏点处又称确跳点燥，通寇常由圈于测裙量设快备的白标定踪蝶参数部发生域改变源和测乎量环造境突竞然变冲化造走成的选，对相于手沙动人伏工测慌量，腾还会没由于促误操伞作是箩测量拍数据并失真际。坏点胸对曲降线、绩曲面战的光握顺性搭影响疏较大激，因催此测越量数母据预冲处理夺首先掉就是祝要去劣除数役据点赶集中方的坏跪点。常用饼方法哲如下络：直观径检查狠法曲线辽检查以法弦高曾差法20自23造/6犬/2插721测量众数据宽预处歪理——点云静精简当测嚼量数西据过摊密，线不但养会影槐响曲免面的友重构抹速度朱，而包且在档重构甜曲面厉的曲义率较形小处陆还会备影响问曲面愿的光弊顺性衔。因痕此，府在进瓜行曲漆面重换构前滚，需蠢要建逆立数罩据的殿空间谁邻域昼关系帮和精减简数箭据。在均见匀精梯简方菊法中黄，通珍过以皆某一份点定杰义采信样立愁方体慎，求维立方捆体内捉其余喂点到箱该点倒的距破离，培再根舰据平境均距偶离和惧用户沟指定生保留财点的维百分光比进痰行精路简。保留唯每个贫子立纠方体加中距赢中心回点最额近的默点。20镰23柏/6鬼/2执722测量纹数据盆预处月理——数据谦精简寻实例测量附数据岗（24忆50谱0个）衫处理淋后的翼数据裕（46传07个）精简禁原则疼：精简涝距离鸡为2m注m，精坐简后愚的点爹云在均空间梦分布岸均匀龄，适拍合数圈据的趟后续亭处理辣。20盟23迅/6贩/2溜723测量甩数据堡预处股理——数据枪插补由于怖实物掀拓扑县结构跑以及肺测量混机的英限制饰，一显方面勿在实守物数仙字化而时会剂存在网一些社探头药无法牧测到丢的区花域，改另一惊种情株况则词是实饼物零采件中踪蝶存在辆表面锅凹边越、孔讯及槽拉等，柄使曲痛面出砌现缺浪口，欺这样连在造南型时跪就会赔出现密数据万空白冷现象屿，影雄响曲耍面的喂逆向岩建模翼。目前缸应用摘于逆量向工喇程的络数据叨插补脑方法忧主要趁有实物没填充星法造型树设计签法曲线耀、曲贺面插召值补皆充法20充23涂/6雹/2句724测量右数据雕预处扎理——数据歪平滑由于丸在数艇据测帐量过院程中显受到心各种牺人为没和随颤机因涌素的拆影响圆，使木得测容量结尺果包喝含噪驾声，孤为了均降低视或消验除噪忆声对浆后续战建模婆质量坝的影储响，拘需要铸对数边据进醋行平伙滑滤到波。菊数据奏平滑展主要竿针对耻扫描斯线数胀据，家如果缠数据虫点是臣无序此的，梁将影任响平勇滑的章效果耍。通常益采用月的滤域波算相法：标准归高斯(G顷au脉ss苍ia遮n)法平均(A勉ve榆ra伟gi扒ng努)法中值(M页ed胡ia昂n)法20鸡23增/6到/2利725测量奸数据挠预处咬理——数据填分割数据泥分割纱是根跌据组屿成实听物外黎形曲柱面的乡丰子曲蝴面类耕型，况将属滋于同差一子全曲面持类型明的数凝据成询组，荷这样私全部魄数据虎将划豆分成涂代表总不同不曲面旧类型歼的数夸据域豪，为谅后续榜的曲蠢面模毫型重医建提蛙供方蜡便。常用妹方法沾：基于皇测量奸的分凳割自动绣分割测量执数据寄点璃数涂据点逆分割管拟合29个二吨次曲欠面线框乖图恳渲倦染图20驳23遇/6冲/2睁726测量调数据县预处御理——数据绣分割仪表话盘原霸始点葱云数止据座分割转后的门点云根据编形状叔分析娘，将躲点云摇分割讽为三翅部分偿：左秀端面锋，中意间面厅，右惠端面槽。逆求柳软件乓提供发多种能分割拆点云州的方糕法20戴23逃/6夏/2超7271、数僵字化梦测量2、测盖量数结据预旦处理3、三婆维重符构4、坐清标配裕准5、误弊差分惩析§2逆向号工程傍关键嫌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斥23滑/6予/2州728三维永重构在逆方向工贫程中免，实说物的舰三维CA黎D模型搂重构麦是整手个过拥程最膀关键论、最晓复杂硬的一折环，拘因为炼后续作的产车品加咽工制忽造、以快速融原型摇制造闭、虚劣拟制炉造仿营真、萄工程夺分析封和产明品的养再设虑计等惜应用恐都需眼要CA欧D数学糖模型葡的支销持。紧这些迟应用佣都不艺同程脏度地犬要求泳重构丙的CA螺D模型水能准污确还岛原实慕物样哭件。徒整个陡环节手具有默工作脏量大捕、技比术性让强的住特点舱，同刺时工握作的漏进行别受设裁备硬挨件和舒操作导者两绑个因老素的抚影响松。点云那图亡三杯维模牛型20芽23弱/6陶/2蝇729三维暮重构——常用置方法目前罩成熟虫的模浙型重君构方洗法根役据数鹅据类拢型、券数据幸来源壁、造编型方疯式和稳曲面桨表示创可分辉为：按数充据类数型：分为壶有序跳点和尺散乱少点的烤重构穿；按测感量机丘的类烈型：分为嘴基于CM所M、激嘉光点缩慧云、CT数据英和光即学测金量数闪据的无重构耳；按造希型方似式：可分僚为基宾于曲患线的乱模型勿重构娇和基风于曲升面的斧直接涝拟合正；按曲至面表佣示方宿法：分为阻边界舟表示挨、四举边B样条录表示茎、三庆角面超片和董三角锻网格唉表示梦的模繁型重扑构等病。在模棍型重更构之渡前，狠应详原细了贸解模济型的股前期涝信息竭和后扫续应恐用要燃求，茧以选娃择正亭确有剖效的辈造型耐方法扎、支洽撑软垃件漫、模章型精肆度和案模型炉质量搞。前罪期信居息包展括实雪物样买件的剃几何摄特征摘、数健据特响点等嫩；后森续应余用包用括结寄构分荡析、扬加工鞭、制据作模势具、忠快速采原型献等。20锁23钢/6践/2橡7301、数春字化毅测量2、测购量数树据预裤处理3、三述维重青构4、坐伶标配涌准5、误职差分钞析§2逆向溜工程遣关键谦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括23白/6鞭/2迷731坐标竿配准实现佩测量雾数据长和被伯测物济设计使模型摆的坐吴标配未准，技为误驼差分瓶析做零准备鸟，配泻准精兵度直嚼接影坟响后励续整抵体误舅差结巡寿果的央可靠饼性。测量姜数据饱模型刮与CA讽D模型支间的播配准陡重点茫：选择撞基准坐标歼变换选择筹基准:测量渔时，舌标定腊基准熟点，学配准选时，将基准趋定位西点和灶被测钥件上吗的设趟计点销重合近；根据猪被测滴物的谢几何收特性拼自定例义。20开23他/6身/2水732坐标崭配准——实例配准鼠前扯配准丹后20也23允/6秩/2妙7331、数冤字化泉测量2、测青量数辰据预愧处理3、三宫维重俭构4、坐旷标配暑准5、误欲差分下析§2逆向哗工程蹲关键彩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迹23融/6牲/2竖734误差差分析影响谢误差仅的主抗要要饱素：（1）产识品原机型误撞差（2）数优据采杀集误锈差（3）曲罚面重高构时惧产生企的误码差（4）模炕型配什准误慎差20湾23姓/6脏/2货735误差裕分析——产品箩原型惊误差由于汁逆向蛙工程汁是根还据实拐物原代型来缓重构岁模型绣的，死但原真产品勇在制办造时稀会存姐在制陶造误哭差，拜使实面物几餐何尺纸寸和田设计搅参数消之间脂存在菊偏差净，如隔果原优型是趴使用冒过的鉴还存阁在磨悦损误灶差。实际抢零件箩测肝量点厕云原型斩误差公一般飘较小贡，其爬大小制一般鸭在原悬设计绩的尺竿寸公尖差范续围内梅。20棉23形/6蚀/2惰736误差杯分析——数据轨采集寄误差测量迅误差它包括倡测量盆设备桌系统拦误差餐、测恋量人镰员视柜觉和过操作汽误差皱、产锻品变遥形误驻差和队测头展半径东补偿宽误差宝等。沃测量帝误差拆和设腹备环闭境、住测量邪人员阵的经宏验等早。20艺23久/6承/2梦737误差宰分析——曲面逃重构搭产生昨的误轻差主要察是在能逆向辜工程期软件字中进家行模鹅型重悔构时胁，曲哑线、膜曲面鼻的拟辩合误惊差，轮目前产的软米件常刊采用贫最小功二乘峰法何逼近群来进茶行样牙条曲咱线、柳曲面娘拟合晒，因房诚此存厦在一记个允饶差大晨小控耕制问白题。蒙皮蔑面板键测量需测量乐点云遣点云顶处理20烦23收/6学/2护738误差木分析——模型芽配准争误差在模照型配圾准过良程中锦，为崭保证疑轮廓国边界液的贴寺合和泉共线别，配蹈合零纯件的叫测量骑边界雷轮廓墓必须敲调整甲为一粗条配拨合线滨，这尽样对转配合清零件颠表面驴造型尿时会拉带来骂误差唱，为垂减小迹误差辞，轮叔廓线六测量稼和曲锄线拟按合时楼要求苦精确数据子匹配祥就是啄实现呀测量卵数据庸和被纠测物恢设计茅模型杂的坐绒标配证准，谱其匹浅配精碗度直迈接影太响后游续整复体误腔差结示果的傲可靠毛性。配准妇前胳配准嘱后20鸣23尺/6副/2双739误差段分析20袍23屠/6坡/2衣740§3逆向名工程俱应用午实例汽车续工业农是一膜个在怨技术饮和市咽场需公求上月具有纸高度铲连续踪蝶性的叹工业,所以受所有凤的后呢进者嫂不可终能绕袭过汽芝车工埋业的悉主导印设计乎和技召能基有础,必须撇经历以模燃仿为避基础闻的自庄主创瓶新之株路。日符本和赴韩国马汽车袋工业惧就是栗在模裙仿中丽起步填的,我国艰过去扯自主学开发泄的老蹄红旗酸和上文海牌直轿车辆也都偷是从杜模仿庙开始绣的。漏因此,模仿炎创新砖本身心并不建违反柴知识项产权,通过邮模仿弱、学蹦习进潜行新尤产品护开发毫必须短通过逆向禽工程，这奏是国祝际上户通行单的一尖种开从发模赤式,不仅笨在汽氧车行建业,在装客备制牙造、营仪器熊仪表惹、船攻舶、视航空丙航天议等许毒多领桃域都主普遍介存在脚。逆向淋工程俯最重泉要的设作用肯是帮表助设沫计工子程师眨理解笨设计万的道乖理,而一孕旦理牛解了污“为事什么饮”的虾问题,技术重人员励总是辫会修援改原板来的岔设计,以使押产品昂更加枕符合框市场角需求侮特点袖和企玻业生片产特候点的悼要求但。因窃此,通过逆向妖工程查进行晌自主士开发固的过蒜程必遭然导陪致自宿主创压新。作啦为市盯场的牙后进偶入者,奇瑞正的企雀业战蕉略是双典型努的后风进者漠战略,就是森选取必一个跨市场啄上已岭有的往车型驰作为动主要拉参考息标杆(b宣en揪ch瞧ma矿rk径in裕g)进行地开发炮。20阁23季/6俩/2裕741§3逆向叉工程闭应用猫实例——QQ汽车20境23码/6雪/2贞742§3逆向趟工程状应用朴实例——歼720悲23围/6连/2沫743§3逆向自工程田应用湖实例——At倍os应用1：汽车必设计应用2：钣金仰件测油量20朱23幻玉/6构/2口744§3逆向悠工程霉应用创实例——汽车猛引擎早盖测量鱼点云横向业截取演点云拟合栏曲线纵向走截取刮点云拟合促曲线创建坦轮廓针线和川边界景线重构缸的参证数化顿曲线20碑23鹿/6毅/2挡745§3逆向杂工程俯应用华实例——汽车款引擎抗盖汽车聋引擎油盖的盆模型前端闲面后端辞面中间得面分片悠建立发曲面昨模型20阻23糟/6票/2捕746§3逆向讯工程灾应用赞实例——汽车波引擎槽盖误差危分析20车23吊/6钥/2东747§3逆向车工程吧应用劣实例——汽车痛仪表介盘逆求葛曲面误差终分析原始客点云原始抄数模20梦23绕/6夺/2田748§3逆向淋工程胖应用箭实例——汽车私左前炮板原始乎点云注数据拟合欣曲线原始游数模误差