逆向工程技术及其应用.ppt

实例作品 5、逆向工程的应用 1、 2、 3、 4、 5、 从油泥模型开始的产品设计 产品的仿制及改进 艺术品的复制 在模具制造中的应用 医疗产品的制造 从油泥模型开始的产品设计 在汽车的设计初期，设计师将设计方案用油泥模型表达出来，然后对它进行风阻实验，逐渐完善确定最终方案，再把这时的模型通过逆向工程技术转化为CAD模型。逆向工程在汽车领域的应用大大提高了汽车整车开发的周期。 产品的仿制及改进 基于实物的逆向工程应用最广的还是进行产品复制和仿制，尤其是外观设计产品。逆向工程在产品开发领域的应用，大大提高了产品开发的速度，对现有产品进行数字化扫描，完成实物的3D重建后，通过NC加工就能快速地制造出模具，最终注塑得到所需的产品，这个过程已经成为我国沿海地区许多企业的产品开发及生产模式。 在模具制造中的应用 由于相关学科发展水平的限制，对零件的功能和性能分析还不能完全由CAE来完成，往往需要通过实验来最终确定零件形状，如在模具制造中经常需要通过反复试冲和修改模具型面方可得到最终符合要求的模具。其将最终符合要求的模具测量并反求出其CAD模型在再次制造该模具时就可运用这一模型生成加工程序，就可大大减少修模量，提高模具生产效率，降低模具制造成本。 艺术品的复制 古代艺术品价值不菲，保存困难，世人往往难以近距离欣赏，因此对考古文物进行复制有着深远的意义。 医疗产品的制造 医疗产品由于外形复杂，常规设计很难满足产品要求，逆向工程设计提供了良好的设计便利。 逆向工程的研究已经日益引人注目，在数据处理、曲面片拟合、几何特征识别、商用专业软件和坐标测量机的研究开发上已经取得了很大的成绩。但是在实际应用当中，整个过程仍需要大量的人机交互工作，操纵者的经验和素质直接影响着产品的质量，自动重建曲面的光顺性难以保证，下面一些关键技术将是逆向工程主要发展方向：　 6、逆向工程技术发展展望 　(1)数据测量方面：发展面向逆向工程的专用测量设备，能够高速、高精度的实现产品几何外形的三维数字化，并能进行自动测量和规划路径；　　(2)数据的预处理方面：针对不同种类的测量数据，开发研究一种通用的数据处理软件，完善改进目前的数据处理算法；　　(3)曲面拟合：能够控制曲面的光顺性和能够进行光滑拼接；　　(4)集成技术：发展包括测量技术、模型重建技术、基于网络的协同设计和数字化制造技术等的逆向工程技术 谢 谢 ！ * * * * * * * 网格光顺技术 缺点：邻域点权值均等，与实际不符。 导致过渡光顺，模型尖边特征也会 模糊…… 网格光顺技术 改进：修改邻域权值 ，可有效光顺模型，同时保留特征。 然而，如何确定权值是难点，此外，噪声和小的尖特征也难以区别…… 从左至右：原始模型，噪声模型，光顺模型 数据拼合 受激光扫描仪的限制，很多零件是不能一次就采集全所有数据的，多次扫描后每块点云的坐标都发生了变化，数据拼合就是把它们统一在一个坐标系下。 * * 数据插补 由于实物拓扑结构以及测量机的限制，一方面在实物数字化时会存在一些探头无法测到的区域，另一种情况则是实物零件中存在表面凹边、孔及槽等，使曲面出现缺口，这样在造型时就会出现数据空白现象，影响曲面的逆向建模。 目前应用于逆向工程的数据插补方法主要有 实物填充法 插值补充法 软件算法 数据插补 网格细分----简单粗糙的多边形表面变成光滑曲面的表面。 算法来源---“切角”； 理论依据：Beizer及样条曲面 数据细分及简化 多边形粗糙表面----光顺表面 细分技术应用(98’Sig会议)： --Geri的手和头 --服装 -- 领带和鞋 类似细分技术的逆运算：复杂表面----尽量保留特征的简化表面。 ----扫描越精细，模型数据越大，处理、传送不方便。 数据简化 算法—在网格中寻找不重要的点、边和面，去掉它们。难点是如何确定重要性权值。 数据简化 在不损失模型特征的情况下对点云进行有效的精简可以大大的提高工作效率 数据精简前点云数为323315点 数据精简后点云数为104748点 精简前 精简后 数据简化 递进网格----网格简化又一个应用，网络传输显示。 数据简化 在3D刚体运动中，形状特征线保持不变，这是形状识别、匹配和分割等网格形状处理操作的基础；此外，扫描技术的发展使得获取数据愈来愈精细，为特征分析提供了可能。 特征分析及编辑 模型表面特征通常对用凹凸不平的几何元素。即高曲率部分。 ----离散表面近似计算曲率：1. 曲率公式离散化； 2. 拟合局部网格点，得到一个近似曲面。 特征分析及编辑 问题：精度难以保证，容易误检测或漏检测。 * * 数据分割 数据分割是根