1逆向工程關(guān)鍵技術(shù)(存儲(chǔ)版)
【正文】 （快速造型重建）；GSD:Generative Shape Design（生成造型設(shè)計(jì)）；FS：Freesyle（自由造型設(shè)計(jì)） 目前，雖然商用的逆向工程軟件類型很多，但是在實(shí)際設(shè)計(jì)中，專門的逆向工程設(shè)計(jì)軟件還存在較大的局限性，例如，Imageware軟件在讀取點(diǎn)云數(shù)據(jù)時(shí)，系統(tǒng)工程速度較快，能較容易地進(jìn)行海量點(diǎn)數(shù)據(jù)的處理，但進(jìn)行面擬合時(shí)，Imageware所提供的工具及面的質(zhì)量卻不如其他CAD軟件（如Pro/E、UE等）。 逆向工程CAD建模的研究經(jīng)歷了以幾何形狀重構(gòu)為目的逆向工程CAD建模，基于特征的逆向工程CAD建模和支持產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)的逆向工程CAD建模三個(gè)階段。 基于特征的模型重建研究主要集中在特征識(shí)別，包括邊界線和曲面特征，研究對(duì)象主要是規(guī)則特征。CAD模型是實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，還原實(shí)物樣件的設(shè)計(jì)意圖，注重重建模型的再設(shè)計(jì)能力是目前逆向工程CAD建模研究的重點(diǎn)。（2） 以數(shù)據(jù)點(diǎn)云隱含的特征和約束等幾何信息的自動(dòng)識(shí)別和推理為出發(fā)點(diǎn)，進(jìn)一步研究復(fù)雜曲面離散數(shù)據(jù)點(diǎn)云的幾何理解，建立基于特征的逆向建模的指導(dǎo)性圖解，減少逆向工程CAD建模中的交互操作，降低設(shè)計(jì)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。另外，在人員方面，逆向工程技術(shù)的應(yīng)用仍是一項(xiàng)專業(yè)性很強(qiáng)的工作，各個(gè)過程都需要有專業(yè)人才，需要經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師，特別是對(duì)三維模型重建人員有更高的要求，除需了解產(chǎn)品特點(diǎn)、制造方法和熟練使用CAD軟件，逆向造型軟件外，另一方面應(yīng)熟悉上游的測(cè)量設(shè)備，甚至必須參與測(cè)量過程，以了解數(shù)據(jù)特點(diǎn)，還應(yīng)了解下游的制造過程，包括制造設(shè)備和制造方法等。（2） 模型可方便地進(jìn)行修改逆向工程作為吸收和消化現(xiàn)有技術(shù)的一種先進(jìn)設(shè)計(jì)理念，其意義不僅僅是仿制，應(yīng)該從原型復(fù)制走向再設(shè)計(jì)。2） 基于特征的CAD建?；谔卣鞯哪嫦蚬こ藽AD建模是將正向設(shè)計(jì)中的特征技術(shù)引入逆向工程形成的一種CAD建模思路，通過抽取蘊(yùn)含在測(cè)量數(shù)據(jù)中的特征信息，重建基于特征表達(dá)的參數(shù)化CAD模型，表達(dá)原始設(shè)計(jì)意圖。 逆向工程技術(shù)的發(fā)展目前，逆向工程在數(shù)據(jù)處理、曲面處理、曲面擬合、規(guī)則特征識(shí)別、專用商業(yè)軟件和三維掃描儀的開發(fā)等方面已取得了非常顯著的進(jìn)步，但在實(shí)際應(yīng)用中，缺乏明確的建模指導(dǎo)方針，整個(gè)過程仍需大量的人工交互，操作者的經(jīng)驗(yàn)和素質(zhì)影響著產(chǎn)品的質(zhì)量，自動(dòng)重建曲面的光順性難以保證，對(duì)建模人員的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)技能依賴較重?；贐EZIER和NURBS兩種數(shù)學(xué)方法，可以在兩種曲面/曲面之間靈活地相互轉(zhuǎn)換，A級(jí)曲面造型的效率較高，可以快速、動(dòng)態(tài)地修改和重用曲面上的特征Polyworks遵循的逆向工作流程：點(diǎn)云獲取和處理創(chuàng)建多邊形化模型構(gòu)造特征曲線創(chuàng)建曲線網(wǎng)格用BEZIER和NURBS曲面擬合曲面片添加曲面片連續(xù)性約束生成曲面模型，軟件具有自動(dòng)檢測(cè)邊界、自動(dòng)縫合等快速建模功能RESoft遵循特征造型的理念，提供了基于截面特征曲線兩種建模策略，在實(shí)際應(yīng)用上，兩種策略相互約束和滲透。3） 建模質(zhì)量的比較 逆向建模的質(zhì)量表現(xiàn)在曲面的光順性和曲面重建的精度兩個(gè)方面。1） 處理對(duì)象的異同 在傳統(tǒng)曲面造型方式的逆向系統(tǒng)中，所處理的點(diǎn)云涵蓋了對(duì)從低密度、較差質(zhì)量（如Pro/Pcantools）的高質(zhì)量、密度適中（如ICEM Suif、CopyCAD等），再到高密度整個(gè)范圍。該方式下提供了兩種基本建模思路：一是由點(diǎn)直接到曲面的建模方法，這種方法是在對(duì)點(diǎn)云進(jìn)行區(qū)域分割后，直接應(yīng)用參數(shù)曲面片對(duì)各個(gè)特征點(diǎn)云進(jìn)行擬合，以獲得響應(yīng)特征的曲面基元，進(jìn)而對(duì)各曲面基元進(jìn)行處理，獲得目標(biāo)重建曲面，（a）所示：二是由點(diǎn)到曲線再到曲面的建模方法，這種方法是在用戶根據(jù)經(jīng)驗(yàn)構(gòu)建的特征曲線的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)曲面造型，而后通過響應(yīng)的處理以獲得目標(biāo)重建曲面的建模過程，（b）所示。2) 根據(jù)CAD系統(tǒng)建模特點(diǎn)與策略分類根據(jù)CAD系統(tǒng)提供方式的分類多少顯得有些籠統(tǒng)，難以為逆向軟件的類型提供更為明確的指導(dǎo)，因?yàn)槟嫦駽AD建模通常都是曲面模型的構(gòu)建，對(duì)CAD系統(tǒng)的曲面、曲面處理功能要求較高，其分類沒有這方面的信息。其內(nèi)容涉及計(jì)算機(jī)、圖像處理、圖形學(xué)、計(jì)算幾何、測(cè)量和數(shù)控加工等眾多交叉學(xué)科和工程領(lǐng)域，是國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界，尤其是CAD/CAM領(lǐng)域廣泛關(guān)注的熱點(diǎn)和難度問題。總的來(lái)說，精度與速度是數(shù)字化方法最基本的指標(biāo)。激光三角法具有測(cè)量速度快，而且可達(dá)到較高的精度（177。主動(dòng)視覺是指測(cè)量系統(tǒng)向被測(cè)物體投射出特殊的結(jié)構(gòu)光，通過掃描、編碼或調(diào)制，結(jié)合立體視覺技術(shù)來(lái)獲得被測(cè)物體的三維信息。將視點(diǎn)與物體的遮擋輪廓線相連，即可構(gòu)成一個(gè)視錐體。，其中P是空間中任意一點(diǎn)，CC2是兩個(gè)攝像機(jī)的焦點(diǎn)，類似于人的雙眼，PP2是P點(diǎn)在兩個(gè)成像面上的像點(diǎn)。目前，智能化是CMM發(fā)展的方向。 接觸式包括三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)（Coordinate Measuring Machining，CMM）和關(guān)節(jié)臂測(cè)量機(jī)；而非接觸式主要有基于光學(xué)的激光三角法、激光測(cè)距法、結(jié)構(gòu)光法、圖像分析法以及基于聲波、磁學(xué)的方法等。根據(jù)測(cè)量探頭是否和零件表面接觸，逆向工程中物體表面數(shù)字化三維數(shù)據(jù)的采集方法基本上可以分為接觸式(Contact)和非接觸式（Noncontact）兩種。計(jì)算機(jī)斷層掃描X射線法激光三角法激光測(cè)距法非接觸式結(jié)構(gòu)光法光學(xué)法圖像分析法 超聲波法聲波法核磁共振法磁學(xué)法機(jī)關(guān)節(jié)臂測(cè)量機(jī)CMM激光追蹤層析法組合式接觸式逆向工程數(shù)據(jù)采集方法 逆向工程數(shù)據(jù)采集方法分類隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，CMM也由以前的機(jī)械式發(fā)展為目前的計(jì)算機(jī)數(shù)字控制（CNC）型的高級(jí)階段。立體視覺又稱為雙目視覺或機(jī)器視覺，其基本原理是從兩個(gè)（或多個(gè)）視點(diǎn)觀察
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