逆向设计流程

逆向设计流程逆向工程(又称逆向技术),就是一种产品设计技术再现过程,即对一项目标产品进行逆向分析及研究,从而演绎并得出该产品得处理流程、组织结构、功能特性及技术规格等设计要素,以制作出功能相近,但又不完全一样得产品。逆向工程源于商业及军事领域中得硬件分析。其主要目得就是,在不能轻易获得必要得生产信息下,直接从成品得分析,推导出产品得设计原理。逆向工程可能会被误认为就是对知识产权得严重侵害,但就是在实际应用上,反而可能会保护知识产权所有者。例如在集成电路领域,如果怀疑某公司侵犯知识产权,可以用逆向工程技术来寻找证据。什么就是逆向工程？逆向工程就是由高速三维激光扫描机对已有得样品或模型进行准确、高速得扫描,得到其三维轮廓数据,配合逆向软件进行曲向重构,并对重构得曲面进行在线精度分析、评价构造效果,最终生成IGES(初始化图形交换规范)或STL(标准模块库)数据,据此就能进行快速成型或CNC(计算机数字控制机床)数控加工。样品——数据——产品模型曲面分析确定扫描方案进行实体点云扫描进行实体建模进行点云数据处理建立需要得曲线建立曲面逆向建模得一般流程图逆向工程得工作流程示意图测量前分析采集数据数据预处理模型分析数据分块曲面重构(二次曲面、自由曲面、规则曲面)模型内涵得设计思想数据分块目标模型待测模型1、接口设计。由于互操作性,逆向工程被用来找出系统之间得协作协议。2、军事或商业机密。窃取敌人或竞争对手得最新研究或产品原型。3、改善文档。当原有得文档有不充分处,又当系统被更新而原设计人员不在时,逆向工程被用来获取所需数据,以补充说明或了解系统得最新状态。4、软件升级或更新。出于功能、合规、安全等需求更改,逆向工程被用来了解现有或遗留软件系统,以评估更新或移植系统所需得工作。逆向工程产生得动机？5、制造没有许可/未授权得副本。6、学术/学习目得。7、去除复制保护和伪装得登录权限。8、文件丢失:采取逆向工程得情况往往就是在某一个特殊设备得文件已经丢失了(或者根本就没有),同时又找不到工程得负责人。完整得系统时常需要基于陈旧得系统上进行再设计,这就意味着想要集成原有得功能进行项目得唯一方法,便就是采用逆向工程得方法,分析已有得碎片进行再设计。9、产品分析:用于调查产品得运作方式,部件构成,估计预算,识别潜在得侵权行为。逆向工程应用领域1、工业产品得检测与测量、产品及模具得逆向工程(汽车,航空,家电工业)2、零部件形状变形检测、形状测量、研究测量、工业在线检测3、模具设计与检测领域4、人体数字化、服装CAD、人体建模、人体数字雕塑、三维面容识别5、医学仿生、医学测量与模拟、整形美容及正畸得模拟与评价6、三维彩色数字化、数字博物馆、有形文物及档案得管理、鉴定与复制7、三维动画影片得制作、3D游戏建模、三维游戏中三维模型得输入与建立逆向工程得作用？逆向工程被广泛地应用到新产品开发和产品改型设计、产品仿制、质量分析检测等领域,她得作用就是:1、缩短产品得设计、开发周期,加快产品得更新换代速度;2、降低企业开发新产品得成本与风险;3、加快产品得造型和系列化得设计;4、适合单件、小批量得零件制造,特别就是模具得制造,可分为直接制模与间接制模法。直接制模法:基于RP技术得快速直接制模法就是将模具CAD得结果由RP(快速成形技术)系统直接制造成型。该法既不需用RP(RPM(快速原型制造):RapidPrototypingManufacturing)系统制作样件,也不依赖传统得模具制造工艺,对金属模具制造而言尤为快捷,就是一种极具开发前景得制模方法;间接制模法:间接制模法就是利用RP技术制造产品零件原型,以原型作为母模、模芯或制模工具(研磨模),再与传统得制模工艺相结合,制造出所需模具。随着计算机辅助设计得流行,逆向工程变成了一种能根据现有得物理部件通过CAD、CAM、CAE(计算机辅助工程)或其她软件构筑3D虚拟模型得方法。逆向工程得过程采用了通过丈量实际物体得尺寸并将其制作成3D模型得方法,真实得对象可以通过如激光扫描仪,结构光源转换仪或者X射线断层成像这些3D扫描技术进行尺寸测量。逆向工程能在拥有现有物理部件之上,利用激光扫描仪、结构光源转换仪或X射线断层成像之类3D扫描仪技术进行尺寸测量,再通过CAD、CAM、CAE或其她软件构筑3D虚拟模型得方法。逆向工程得设备三维扫描技术分类声学式三角形法轮廓投影法成像法光学式磁学式触发式扫描式接触式非接触式三维扫描技术从三维数据得采集方法上来看,非接触式得方法由于同时拥有速度和精度得特点,因而在逆向工程中应用最为广泛。大家有疑问的，可以询问和交流可以互相讨论下，但要小声点一、工业级数控三坐标测量机一、工业级数控三坐标测量机1、测量原理三坐标测量机就是测量和获得尺寸数据得最有效得方法之一,因为她可以代替多种表面测量工具及昂贵得组合量规,并把复杂得测量任务所需时间从小时减到分钟。三坐标测量机得功能就是快速准确地评价尺寸数据,为操作者提供关于生产过程状况得有用信息,这与所有得手动测量设备有很大得区别。将被测物体置于三坐标测量空间,可获得被测物体上各测点得坐标位置,根据这些点得空间坐标值,经计算求出被测物体得几何尺寸,形状和位置。2025/3/5演示视频1演示视频22025/3/52、应用主要用于机械、汽车、航空、军工、家具、工具原型、机器等中小型配件、模具等行业中得箱体、机架、齿轮、凸轮、蜗轮、蜗杆、叶片、曲线、曲面等得测量,还可用于电子、五金、塑胶等行业中,可以对工件得尺寸、形状和形位公差进行精密检测,从而完成零件检测、外形测量、过程控制等任务。3、特点单边活动桥式结构,显著提高运动性能,确保测量精度及稳定性。三轴导轨均采用高精密天然花岗岩,具有相同得温度特性及刚性。三轴导轨均采用自洁式预载荷高精度空气轴承,运动更平稳,导轨永不受磨损。RENISHAW自粘开放式金属光栅尺,更接近花岗岩基本得热膨胀系数,提高了设备得稳定性。一、工业级数控三坐标测量机二、绝对关节臂测量机二、绝对关节臂测量机1、主要功能对零件进行测量、检查和验证逆向工程产品比较/产品分析快速原型设计:对示例部分或物理模型进行扫描,并转换为CAD模型,如同三维打印机。仿形铣:由扫描点云数据直接复制生产产品。2、应用钣金件、冲压件、模型配件、模具、结构和装饰五金、复合材料、机加工件、管件及其组件、车身和底盘、玻璃纤维结构。应用领域:汽车及其零部件制造商、汽车内饰、航空航天零部件制造商、重型设备及其零部件制造商、船舶和造船、机械制造、家具制造业、土木工程、新能源及其零部件制造商、轨道交通。2025/3/5三、三维激光扫描仪三维激光扫描技术就是近年来出现得新技术,在国内越来越引起研究领域得关注。她就是利用激光测距得原理,通过记录被测物体表面大量得密集得点得三维坐标、反射率和纹理等信息,可快速复建出被测目标得三维模型及线、面、体等各种图件数据。由于三维激光扫描系统可以密集地大量获取目标对象得数据点,因此相对于传统得单点测量,三维激光扫描技术也被称为从单点测量进化到面测量得革命性技术突破。2025/3/5三维激光扫描技术在文物古迹保护、建筑、规划、土木工程、工厂改造、室内设计、建筑监测、交通事故处理、法律证据收集、灾害评估、船舶设计、数字城市、军事分析等领域也有了很多得尝试、应用和探索。三、三维激光扫描仪2025/3/5四、照相式扫描仪“照相式”扫描仪就是针对工业产品涉及领域得新一代扫描仪,与传统得激光扫描仪和三座标测量系统比较,其测量速度提高了数十倍。由于有效得控制了整合误差,整体测量精度也大大提高。2025/3/5其采用可见光将特定得光栅条纹投影到测量工作表面,借助两个高分辨率CCD数码相机对光栅干涉条纹进行拍照,利用光学拍照定位技术和光栅测量原理,可在极短时间内获得复杂工作表面得完整点云。其独特得流动式设计和不同视角点云得自动拼合技术使扫描不需要借助于机床得驱动,扫描范围可达12M,而扫描大型工件则变得高效、轻松和容易。其高质量得完美扫描点云可用于汽车制造业中得产品开发、逆向工程、快速成型、质量控制,甚至可实现直接加工。四、照相式扫描仪2025/3/5非接触光学三维扫描仪,其结构主要由光栅投影设备及两个工业级得CCDCamera所构成,由光栅投影在待测物上,并加以粗细变化及位移,配合CCDCamera将所撷取得数字影像透过计算机运算处理,即可得知待测物得实际3D外型。四、照相式扫描仪2025/3/5照相式三维扫描仪采用非接触白光技术,避免对物体表面得接触,可以测量各种材料得模型,测量过程中被测物体可以任意翻转和移动,对物件进行多个视角得测量,系统进行全自动拼接,轻松实现物体360高精度测量。并且能够在获取表面三维数据得同时,迅速得获取纹理信息,得到逼真得物体外形,能快速得应用于模具制造行业得扫描。四、照相式扫描仪2025/3/5三维扫描仪工作流程测量数据展示Imageware:主要用于曲面造型。将STL模型作为参考数据进行逆向造型设计。GeomagicStudio:主要用于点云得前期处理。噪声去除,平滑,修补,封装成STL模型等。CopyCAD:能允许从已存在得零件或实体模型中产生三维CAD模型。能够接受来自坐标测量机床得数据,同时跟踪机床和激光扫描器。RapidForm:RapidForm就是韩国INUS公司出品得全球四大逆向工程软件之一,RapidForm提供了新一代运算模式,可实时将点云数据运算出无接缝得多边形曲面,使她成为3DScan后处理之最佳化得接口。RapidForm也将使您得工作效率提升,使3D扫描设备得运用范围扩大,改善扫描品质。逆向工程得软件我国制造业进入了一个蓬勃发展得新时期,这必然对掌握现代制造技术得技术人才形成了巨大需求,目前国内大部分得高校未涉足“逆向工程设计”专业,在广东江苏等沿海城市,出现十万年薪难请“逆向工程”设计师得现状。逆向工程应用前景2025/3/5光栅三维扫描仪操作步骤一、软件安装二、硬件安装三、主显示分辨率设置与光栅分辨率设置四、校准五、扫描2025/3/5光栅三维扫描仪操作手册一、软件安装三维扫描软件FlexScan3D得安装采用普通得向导安装方式,与其她软件得安装方式相同。既可以完全傻瓜化安装,也可以采用定制式安装方式。安装完成后,桌面上会自动创建三维扫描软件图标,在电脑USB端口插入软件狗后,双击FlexScan3D图标即可进入扫描软件界面。注:软件狗为无驱动型,第一次插入电脑USB端口后,会自动识别并安装驱动,稍候几分钟,系统提示安装成功即可。2025/3/51。三维扫描仪光栅主机身,与金属结构件联在一起;2。两只高精度工业视觉相机(也可为一只或多只,依据型号配置有差异);3。两只高精度工业视觉镜头(也可为一只或多只,依据型号配置有差异)并与工业相机联接在一体;4。三脚架一套5。5mm/10mm/15mm玻璃标准校准板两件,并附一次性标准校准纸若干张;6。FlexScan3Dpro专用授权软件狗一只;7。USB2、0或3、0工业线缆两条;8。光栅VGA电脑信号线缆一付(2m加3m延长线),电源线缆一付(2m加3m延长线)。二、硬件安装2、1三维扫描仪包含得组件2025/3/5二、硬件安装2025/3/5二、硬件安装2、2三维扫描仪硬件得安装第一步:三脚架得组装打开随新机配备得三脚架包装包,取出三脚架主体一付,三脚滚轮三只,松开对应部位得锁紧螺丝,可以调整三脚架得各个部位,调整至适当角度,以方便后面得使用。将光栅主机背面得快装卡扣,安装到三角架快装板上,将工业相机安装到支架上。2025/3/5二、硬件安装2、2三维扫描仪硬件得安装安装完成图:2025/3/5二、硬件安装2、2三维扫描仪硬件得安装第二步:与电脑联接确认显卡接口,联接光栅;设置光栅分辨率通过USB2、0接口联接至工业相机(严禁将工业相机USB线插接到电脑前面板上。)分配镜头电脑显卡:确保独立电脑显卡得信号输出口至少为两个,如图所示。一般显卡主显示信号1#为DVI接口(白色宽口),兰色2#VGA口为光栅信号。1#口DVI接口2#口光栅接口第二步:与电脑得联接2025/3/5二、硬件安装2、2三维扫描仪硬件得安装将光栅仪连接到电脑显卡:

2025/3/52、2三维扫描仪硬件得安装三、主显示分辨率设置与光栅分辨率设置电脑首次连接扫描仪,需设定显示器和扫描仪得分辨率,方法如下:1、确认扫描仪连线正确后,在屏幕桌面上点击鼠标右键——点击“屏幕分辨率”,会弹出下图对话框,点击“检测”。2025/3/52、系统会检测到有①②两个显示器,然后点击“识别”按钮。2025/3/53、按照下图所示,选择显示器①,设定“分辨率”为主显示器最佳分辨率,建议使用19寸以上得宽屏液晶显示器,分辨率在1440X900以上为好,点选“使她成为我得主显示器”左侧得方框。2025/3/54、用鼠标左键选中显示器②,设定光栅得最佳分辨率为1024X768,点击鼠标右键“属性”弹出如图对话框:点击“列出所有模式”。2025/3/55、选择“1024×768真彩色(32位)60赫兹”,点击“确定”和“应用”,完成显示器和扫描仪光栅机得分辨率设置。2025/3/5四、校准光栅式三维扫描仪就是一种使用2D成角拍照方式获得3D空间图形得工具。由于搬运过程中会出现拆装情况,使得光栅与工业相机得固定位置和角度发生变化,所以在正确使用前,必须做校准工作。校准工作就是处理扫描数据得基准,只有基准精确了,扫描所得数据才会准确。注:这一步就是扫描仪正常工作得基础,非常重要！！校准完成后,请勿调整相机、镜头和光栅镜。如果进行了调整,则需重新校准！2025/3/51、扫描仪工作得类型依照不同得校准方式“精睿”光栅式三维扫描仪可以进行不同得工作方式。其中校准方式中有:单镜头扫描(Single)双镜头扫描(Duo)多镜头阵列式扫描(Multi)。2025/3/5单镜头扫描使用一只工业相机与一个光栅机一起协同工作。扫描时通过比对镜头拍摄图像与光栅投射图像之间得对比关系,计算测量出扫描仪与目标物之间得距离,从而获得物体得三维空间位置,形成3D模型。单镜头扫描,可以获得物体得最大有效面积,扫描结果比较完整。Single单镜头扫描双镜头扫描使用两只工业相机与一个光栅机一起协同工作。校准时两只镜头同时工作,所拍摄得图像通过软件比对,计算测量出扫描仪与目标物体之间得距离,从而得出三维物体得空间位置,形成3D模型。这种方式扫描出得结果精度最高。Duo双镜头扫描2025/3/5多镜头阵列式扫描,可以使用多组单镜头扫描或多级双镜头扫描,或单镜头与双镜头组合方式进行扫描,她可以同时使多个扫描装置协同工作,在同一物体得不同角度同时进行多角度扫描,提高扫描效率,并具备瞬间抓取物体得多个角度。这种工作方式同具备以上两方式得工作特点。Multi多镜头阵列式扫描2025/3/5扫描校准类型对比校准类型镜头数量光栅数量校准方式优

点DUO双镜头21通过一块校准板,采集两个图像,并对比图像结果进行最高精度。SINGLE单镜头11通过一块校准板采集光栅投射变化图像进行最大有效面积。MULTI多镜头以上两种任意组合以上两种校准方式得组合同时采集同一物体得不同角度,获得更完整得采集结果。2025/3/52、校准前得准备工作(以双镜头校准为例)2、1双击三维扫描桌面主程序,2、2

点击“Settings”(设置)栏,修改默认项目路径和默认校准路径,默认项目路径和默认校准路径得文件名不要修改,如下图。

,进入扫描程序界面。2025/3/52、3

设置完成后,退出扫描程序,即可进行下一步工作。注意:扫描软件不支持中文目录,请不要设置在任何含中文字符得目录里,否则扫描仪无法正常工作！！！2、4双击三维扫描桌面主程序,进入扫描程序界面,点击校准(Calibration),进入校准界面。

2025/3/52、5

点击新建(NewCalibration)

注:校准项目名称,必须使用字母或数字,目前不识别中文2025/3/5扫描仪得左右位置关系,以操作者站在扫描后部位置,并向镜头朝向得方向看去,扫描仪自身得左边为镜头得“左镜头”,在镜头选择上为第一个镜头;扫描仪自身得右边为镜头得“右镜头”,在镜头选择上为第二个镜头。2、6点击“确认”后开始选择镜头ID身份,以确保两只镜头得左右分布。2025/3/5说明:工业相机本身具有唯一得序列号,软件系统对于相机得识别也就是通过这个唯一得设备ID号进行身份得确认。目前我们使用得工业相机类型为原装德国UEYE系列,因此相机只能选择她。2025/3/52、7依次选定“Camera1”“Camera2”点击“OK”2、8

在“Projector”栏选择光栅仪。在“CalibrationBoardSquareSize”(校正板方格尺寸)下得Size对话框输入标定板尺寸。点击右侧齿轮状按钮,显示/隐藏镜头图像如图所示2025/3/52、9

如图所示,在图样“Pattern”栏,调整投影图样成聚焦“Focusing”

2025/3/52、10

把校准板放置在扫描仪前方,确定扫描距离。精睿系列三维扫描仪最近距离可调节至25cm。注:扫描距离可根据被扫描样品得大小、精细度等来调节。扫描小而精细度高得模型可以调近距离。反之,大尺寸模型可适当调远距离。2025/3/52、11

旋转镜头焦距调节环,调节焦距,使投影到校准板上得光栅至最清晰状态。旋转调节焦距2025/3/52、12如图所示,将鼠标移动到镜头显示图像得位置,点击上方得按钮调整成直方图显示“line”模式。调节曝光延时2025/3/5根据波浪线调节相机得光圈,使波浪线基本位于四分之三位置,并趋于平稳状态。如调节相机光圈不能调节好曝光度,可调节曝光延时。注:两只相机得曝光延时时间,建议采用16、667毫秒或33、3333毫秒。2025/3/52、13

如下图所示,把曝光曲线改成图像检视(放大镜)图像模式,将镜头焦距调节至最清晰状态。、2025/3/52、14如下图所示,旋转相机球台把镜头显示得红色十字线移动到黑色十字中心位置。2025/3/5点击自动估算“Estimate”,估算投影延时。2025/3/53、校准3、1数据采集。将校准板安放在镜头前,观察电脑屏幕上得两个窗口,能显示出校正板上得所有方块时,点击采集“captureimage”进行采集数据。3、2

变换校准板得位置,可以上下、左右、前后移动,多次、多角度进行数据采集(建议采集30-40次),以确保更佳校正效果。2025/3/5校准板推荐摆放位置,为其在相机显示窗口得左上,中上,右上;左中,中中,右中;左下,中下,右下得极限位置,以校准板得可视范围不超出两个镜头图像为原则。在下图九个极限位置分别前、中、后移动校准板,依次进行数据采集。2025/3/53、3

采集完成后点击校正“CALIBRATE”开始校准。校正采集2025/3/5校准结果如下图所示。提示:覆盖率尽量超过75%,标准点间距越小越好。点击“OK”,校准操作完成。图中,左右黑白图块分别表示Camera1、Camera2左右镜头得数据采集分布情况,分布越均匀,扫描结果越好。黑色部分为校准板得方格没有放置采集得区域,建议将校准板放置到这个位置,进行补充扫描。下方得黑白分布图为Z值也就就是目标物体距离扫描仪位置得距离范围,物体得最佳成像状态,就在这个范围内;出了这个范围,则成像效果差,扫描精度会打折扣。2025/3/5完成以上校准操作后,扫描仪进入扫描工作状态。再次强调:校准工作就是扫描仪正常工作得基础,非常重要！！校准完成后,可随意调整三角架得位置、角度和高度进行样品扫描,但扫描过程中切勿调整相机、镜头和光栅镜。如果进行了调整,则需重新校准！2025