【正文】 意義 8 逆向建模的一般流程 112. 逆向工程中的數(shù)據(jù)測量和處理 13 非接觸式數(shù)字化測量 13 測量數(shù)據(jù)分析 14 153. 曲面重構和CAD建模技術 17 曲線擬合 17 曲面重構的理論和方法 17 基于pro/e 軟件的建模技術 214. 建立儲錢罐的外形具體步驟 22 儲錢罐的外形逆向開發(fā)流程 22 模型分析 22 獲取掃描的點云圖 22 曲面造型過程 24 造型前的準備 24 輸入點云數(shù)據(jù) 25 26 包絡處理 28 移除腹板 284 .5 重新造型 314 .6 曲面實體化 334 .7 實體造型 335. 反求工程與快速原型制造技術相結合 34 簡介 346. 結論與展望 37 結論 37 展望 37致謝 39參考文獻 40 411. 概述 引言： 工業(yè)中的許多領域，需要創(chuàng)建已存在物體的計算機幾何模型，由實際物體的形體來生成計算機幾何模型，這項工程稱反求工程，也稱為逆向工程。 逆向工程原理簡介：工藝評估設計評估在汽車、航空等工業(yè)領域中，對復雜曲面的設計，目前CAD 軟件（如Pro/E、UG、CATIA 等）還很難滿足要求，仍然需要采用粘土、木頭或纖維玻璃的手工模型來描述零件的復雜曲面。反求工程與傳統(tǒng)的正向設計的根本區(qū)別在于：正向設計是由抽象的較高層次概念或獨立實現(xiàn)的設計過渡到設計的物理實現(xiàn)，從設計概念到 CAD 模型有一個明確的過程；而反求工程是基于一個可以獲得的實物模型來構造出它的設計概念，并且可以通過對重構模型特征參數(shù)的調整和修改來達到對實物模型的逼近或修改的目的，以滿足生產要求。（如圖 、圖 、圖 所示）① 幾何測量：通過合適的測量方法來獲得產品的三維形狀數(shù)據(jù)點云；② 數(shù)據(jù)處理：處理所獲得的三維數(shù)據(jù)，并使處理后的數(shù)據(jù)滿足后續(xù)操作的要求；③ CAD 建模：必須建立一個完整的 CAD 模型，通過 CAD 模型可以描述產品的全部相關數(shù)據(jù)。實 物 原 型 經 反 求 工 程 技 術 建 立 CAD 模 型 之 后 ， 可 進 一 步 利 用CAD/CAE/CAM 以及 CIMS 等先進技術進行處理，復制出實物的樣品模型。下面一些關鍵技術將是逆向工程的主要發(fā)展方面：(1)數(shù)據(jù)測量方面：發(fā)展面向逆向工程的專用測量設備，能夠高速、高精度的實現(xiàn)產品幾何形狀的三維數(shù)字化，并能進行自動測量和規(guī)劃路徑；(2)數(shù)據(jù)的預處理方面：針對不同種類的測量數(shù)據(jù)，開發(fā)研究一種通用的數(shù)據(jù)處理軟件，完善改進目前的數(shù)據(jù)處理算法；(3)曲面擬合：能夠控制曲面的光順性和能夠進行光滑拼接；（4)集成技術：發(fā)展包括測量技術、模型重建技術、基于網(wǎng)絡的協(xié)同設計和數(shù)字化制造技術等的逆向工程技術。目前國外根據(jù)逆向工程已經成功開發(fā)出幾種用于工業(yè)領域的反求工程系統(tǒng)，更多的反求工程系統(tǒng)也正處于研究和開發(fā)之中。還有些類似的反求工程系統(tǒng)，例如，開發(fā)的反求工程系統(tǒng)，用于仿制空軍部門淘汰下來的舊零件，并可以用來替換模具的制造。與國外相比，國內的有關研究起步晚，經費投入少，限制了高水平研究的開展，創(chuàng)新性的研究成果不多。但在實際工程應用中，整個實施過程仍需進行大量的人機交互，操作者的經驗和素質嚴重地影響著產品的質量，產品造型設計中的自動重建曲面的光順性難以保證。（2）隨著成型工藝的進步和應用的擴展，其概念逐漸從快速成型向快速制造轉變，從概念模型向批量定制轉變，成型設備也向概念型、生產型和專用型三個方向分化。（6）開發(fā)用于快速成型的RPM 軟件：這些軟件有快速高精度直接切片軟件，快速造型制造和后續(xù)應用過程中的精度補償軟件，考慮快速成型原型制造和后續(xù)應用的CAD 等。（9）研制新的快速成型方法和工藝：除了目前SLA、LOM、SLS、FDM 外，直接金屬成型工藝將是以后的發(fā)展焦點。反求工程與快速原型制造相結合，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：1)利用互聯(lián)網(wǎng)或局域網(wǎng)將三維實物數(shù)據(jù)方便地讀入、傳輸，實現(xiàn)異地(遠地)制造或虛擬制造。3) 快速制造出復雜物體三維模型。 研究論文的主要方法，內容及目的意義：① 研究方法：逆向工程系統(tǒng)主要由三部分組成：產品實物幾何外形的數(shù)字化、CAD 模型重建、產品或模具制造。(3)模型重建將處理過的測量數(shù)據(jù)導入CAD 系統(tǒng)，依據(jù)前面創(chuàng)建的曲線、曲面構建出原型的CAD 模型。（2）三維模型的分層處理：即按照一定的規(guī)律將該模型離散為一系列有序的單元， 通常在Z向將其按一定厚度進行離散（習慣稱為分層），把原來的三維CAD模型變成一系列的層片。(2)當設計需經實驗才能定型的工件模型時，通常采用逆向工程的方法。作為改進設計的一種重要手段，它有效地加快了新產品響應市場的速度。:在缺乏產品工程圖紙和CAD文件情況下，可利用反求工程技術重構其CAD文件，再利用此CAD文件生產同類產品?？焖俪尚图夹g的應用是不斷提高RP技術發(fā)展的重要因素，目前RP 技術已在工業(yè)造型、文化藝術、機械制造（汽車、摩托車）、航空航天、軍事、建筑、影視、家電、輕工、醫(yī)學、考古、文化藝術、雕刻、首飾等領域都得到了廣泛的應用。本題目以制造業(yè)為背景，以實現(xiàn)反求工程理論在產品開發(fā)中的實際應用為目標，對反求工程理論中的數(shù)據(jù)采集、曲面重構等關鍵技術進行深入的研究，并基于Pro/E軟件平臺，以實際零件為研究對象，實現(xiàn)了反求工程理論的實際應用。針對激光掃描儀測量得到的截面測量數(shù)據(jù)，選擇曲面重構方法，利用逆向工程軟件與Pro /E相結合的方法,將曲線構建成曲面。反求工程對提高企業(yè)的新產品自主開發(fā)能力和產品在全球市場的競爭力具有極其重要的作用。 逆向建模的一般流程:實物3D輪廓測量數(shù)據(jù)預處理曲面重構模具加工其研究過程為:，先對樣品進行三坐標激光掃描，獲取樣品的三維數(shù)據(jù)“點云”。，判斷其是否為可以接受的產品，否則將返回1重新測量和數(shù)據(jù)處理等步驟。建立產品幾何模型時兼用線、面、體三種設計手段，在統(tǒng)一的環(huán)境下處理線框、曲面、實體模型。2絞車為一般工作機器，速度不高，故選用7級精度（GB 1009588）。取5初選螺旋角。（4）計算小齒輪傳遞的轉矩。 。 =（2）根據(jù)縱向重合度 ，從《機械設計》第八版圖1028查得螺旋角影響系數(shù)（3）計算當量齒數(shù)。取彎曲疲勞安全系數(shù)S＝,由《機械設計》第八版式（1012）得（9）計算大、小齒輪的 并加以比較。于是由取 ，則 取 a=將中以距圓整為141mm.因值改變不多，故參數(shù)、等不必修正。其尺寸為dDT=65mm140mm36mm，故 ；而。軸環(huán)寬度 ，取。滾動軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的直徑公差為m6。已知齒輪輪轂的寬度為95mm，為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應略短于輪轂寬度，故取 。已知齒輪輪轂的寬度為56mm，為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應略短于輪轂寬度，故取。滾動軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的直徑公差為m6。3）取安裝齒輪處的軸段45段,做成齒輪軸；已知齒輪軸輪轂的寬度為61mm。按 查表查得平鍵截面b*h=14mm*9mm ，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為L=45mm,同時為了保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為 ；同樣，半聯(lián)軸器與軸的連接，選用平鍵為14mm9mm70mm，半聯(lián)軸器與軸的配合為 。單擊“確定”按鈕，打開“新文件選項”對話框，選中其中“mmns_part_solid”選項，如圖52所示，最后單擊”確定“按鈕，進入三維實體建模環(huán)境。選擇FRONT 基準平面作為草繪平面，繪制如圖54所示的任意尺寸的四個圓。2在模型樹窗口中選擇坐標系，然后再從“設置坐標類型”菜單中選擇“笛卡爾”選項，如圖58所示，打開記事本窗口。參照設置如圖510所示。圖516“基準平面”對話框 圖517基準平面DTM28鏡像漸開線。2在右工具箱中單擊按鈕打開“類型”對話框，選擇其中的“環(huán)”單選按鈕，然后在工作區(qū)中選擇圖519中的曲線1作為草繪剖面。圖 521 草繪曲線圖 522顯示倒角半徑3打開“關系”對話框，如圖522所示，圓角半徑尺寸顯示為“sd0”，在對話框中輸入如圖523所示的關系式。最后生成如圖526所示的另一端齒廓曲線。圖527繪制二維草圖3主菜單中依次選擇“編輯” “投影”選項，選取拉伸的齒根圓曲面為投影表面，投影結果如下圖528所示。4在繪圖區(qū)單擊選取分度圓上的投影線作為掃描混合的掃引線，如圖531示。圖534完成后的輪齒特征 圖535“選擇性粘貼“對話框(11)陣列輪齒1單擊上一步創(chuàng)建的輪齒特征，在主工具欄中單擊按鈕，然后單擊按鈕，隨即彈出“選擇性粘貼”對話框，如圖535所示。最后單擊按鈕，完成輪齒的復制，生成如圖637所示的第2個輪齒。5最后“拉伸”、“陣列”輪齒的結構，如圖540所示致謝本論文是在ee老師的悉心指導下完成的。在此，謹向e老師表示崇高的敬意和衷心的感謝！ 本論文的順利完成，離不開各位老師、同學和朋友的關心和幫助。中國礦業(yè)大學出版社,2001.[5][M