【正文】 變形光柵攜帶了物體表面的三維信息，通過解調(diào)變形的光柵影線，從而得到被測(cè)表面的高度信息。激光三角法是目前最成熟，也是目前應(yīng)用最廣泛的一種主動(dòng)式方法。 體相交法原理 遮擋輪廓恢復(fù)形狀方法通常由相機(jī)標(biāo)定、遮擋輪廓提取以及物體與輪廓間的投影相交三個(gè)步驟完成，而且遮擋輪廓恢復(fù)形狀方法在實(shí)現(xiàn)時(shí)僅涉及基本的矩陣運(yùn)算，因此具有運(yùn)算速度快、計(jì)算過程穩(wěn)定、可獲得物體表面致密點(diǎn)集的優(yōu)點(diǎn)。 立體視覺原理圖 一個(gè)完整的立體視覺系統(tǒng)通常由圖像獲取、攝像機(jī)標(biāo)定、特征提取、立體匹配、深度確定和內(nèi)插6部分組成。一般常用的非接觸式測(cè)量方法分為被動(dòng)視覺和主動(dòng)視覺兩大類。 在接觸式測(cè)量方法中，CMM是應(yīng)用最為廣泛的一種測(cè)量設(shè)備；CMM通常是基于力變形原理，通過接觸式探頭沿樣件表面移動(dòng)并與表面接觸時(shí)發(fā)生變形，檢測(cè)出接觸點(diǎn)的三維坐標(biāo)，按采樣方式又可分為單點(diǎn)觸發(fā)式和連續(xù)掃描式兩種。 逆向工程中的關(guān)鍵技術(shù) 數(shù)據(jù)采集技術(shù) 目前，用來采集物體表面數(shù)據(jù)的測(cè)量設(shè)備和方法多種多樣，其原理也各不相同。CMM對(duì)被測(cè)物體的材質(zhì)和色澤沒有特殊要求，可達(dá)到很高的測(cè)量精度（177。被動(dòng)式方法中無特殊光源，只能接收物體表面的反射信息，因而設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，成本低，可用于戶外和遠(yuǎn)距離觀察中，特別適用于由于環(huán)境限制不能使用特殊照明裝置的應(yīng)用場(chǎng)合，但算法較復(fù)雜；主動(dòng)方法使用一個(gè)專門的光源裝置來提供目標(biāo)周圍的照明，通過發(fā)光裝置的控制，使系統(tǒng)獲得更多的有用信息，降低問題難度。由于它直接模擬了人類視覺的功能，可以在多種條件下靈活地測(cè)量物體的立體信息；而且通過采用高精度的邊緣提取技術(shù)，可以獲得較高的空間地位精度（相對(duì)誤差為1%~2%），因此在計(jì)算機(jī)被動(dòng)測(cè)距中得到廣泛應(yīng)用。缺點(diǎn)是精度較低，難以達(dá)到工程實(shí)用的要求，目前多用于計(jì)算機(jī)動(dòng)畫、虛擬現(xiàn)實(shí)模型、網(wǎng)上展示等場(chǎng)合，而且該方法無法應(yīng)用于某些具有凹陷表面的物體。由激光發(fā)出的光束，經(jīng)過一組改變方向的反射鏡組成的掃描裝置變向后，投射到被測(cè)物體上。入射光線P照射到參考平面上的A點(diǎn)，放上被測(cè)物體后，P照射到物體上的B點(diǎn)，此時(shí)從圖示方向觀察，A點(diǎn)就移動(dòng)到新的位置C點(diǎn)，距離AC就攜帶了物體表面的高度信息Z=h（x,y），即高度受到了表面形狀的調(diào)制。從表中可以清楚的看出，每一種測(cè)量方法都有其優(yōu)勢(shì)與不足，在實(shí)際測(cè)量中，兩種測(cè)量技術(shù)的結(jié)合將能夠?yàn)槟嫦蚬こ處砗芎玫膹椥裕兄谀嫦蚬こ痰倪M(jìn)行。當(dāng)前，市場(chǎng)上提供了逆向建模功能的系統(tǒng)達(dá)數(shù)十種之多，較具代表性的有EDS公司的Imageware Geomagic 公司的Geomagic Studio、Paraform公司的Paraform、PTC公司的ICEM Surf、DELCAM公司的CopyCAD軟件以及國(guó)內(nèi)浙江大學(xué)的ReSoft等。（1） 曲線擬合法，該方法先將測(cè)量點(diǎn)擬合成曲線，再通過曲面造型的方式將曲線構(gòu)建成曲面（曲面片），最后對(duì)各曲面片直接添加過渡約束和拼接操作完成曲面模型的重建。一個(gè)完整的網(wǎng)格化處理過程通常包括以下步驟：首先，從點(diǎn)云中重建三角網(wǎng)格曲面，再對(duì)這個(gè)三角網(wǎng)格曲面分片，得到一系列有四條邊界的子網(wǎng)格曲面；然后，對(duì)這些子網(wǎng)格逐一參數(shù)化；最后，用NURBS曲面片擬合每一片子網(wǎng)格曲面，得到保持一定連續(xù)性的曲面樣條，由此得到用NURBS曲面表示的CAD模型，可以用CAD軟件進(jìn)行后續(xù)處理，“三階段法”便是快速曲面造型曲面重建的一個(gè)典型說明。如在Geomagic Studio 中，要實(shí)現(xiàn)點(diǎn)云的多邊形化模型的創(chuàng)建，必須保證處理點(diǎn)云具有足夠的密度和較好的質(zhì)量，否則無法創(chuàng)建多邊形模型或創(chuàng)建的多邊形模型出現(xiàn)過多、過大的破洞，嚴(yán)重影響后續(xù)構(gòu)建曲面的質(zhì)量。 通過綜合分析當(dāng)前典型商業(yè)逆向CAD建模系統(tǒng)（軟件/模塊）建模特點(diǎn)和策略，我們將其按照傳統(tǒng)曲面造型方式與快速曲面造型方式進(jìn)一步分類。在機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域中，逆向工程軟件集中表現(xiàn)為智能化低；點(diǎn)云數(shù)據(jù)的出來方面功能弱；建模過程主要依靠人工干預(yù)，設(shè)計(jì)精度不夠高；集成化程度低等問題。1） 以幾何形狀重構(gòu)為目的的CAD建模在目前的一些比較實(shí)用的以幾何形狀重建為目的的逆向工程CAD建模軟件中，仍以構(gòu)造滿足一定精度和光順性要求，與相鄰曲面光滑拼接的曲面CAD模型為最終目標(biāo)。3） 支持產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)的CAD建模從應(yīng)用領(lǐng)域來看，逆向工程的應(yīng)用可分為兩個(gè)目標(biāo)：原始復(fù)制和設(shè)計(jì)創(chuàng)新。理解設(shè)計(jì)意圖、識(shí)別造型規(guī)律是逆向工程CAD建模的精髓，支持創(chuàng)新設(shè)計(jì)是逆向工程的靈魂。（4） 發(fā)展基于集成的逆向工程技術(shù)，包括測(cè)量技術(shù)、基于特征和集成的模型重建技術(shù)，基于網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同設(shè)計(jì)和數(shù)字化制造術(shù)等。同時(shí)與主流商業(yè)CAD/CAM軟件無縫集成，充分發(fā)揮后者強(qiáng)大的功能。目前，根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)點(diǎn)云生成曲面模型，在模型分割與特征識(shí)別方面是公認(rèn)的薄弱環(huán)節(jié)，并且缺乏創(chuàng)新設(shè)計(jì)手段。具備進(jìn)一步創(chuàng)新功能的逆向工程包含了三維重構(gòu)與基于原型的再設(shè)計(jì)，真正體現(xiàn)了現(xiàn)代逆向工程的核心與實(shí)質(zhì)。而且缺乏對(duì)特征的識(shí)別，丟失了產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中的特征信息，與產(chǎn)品的造型規(guī)律不相符合，無法表達(dá)產(chǎn)品的原始設(shè)計(jì)意圖。因此，在實(shí)際建模過程中，建模人員往往采用“正向+逆向”的建模模式，也稱為混合建模，即在正向CAD軟件的基礎(chǔ)上，配備專用的逆向造型軟件（如Imageware、Geomagic等）。曲線、曲面創(chuàng)建和編輯方法多樣，輔以即時(shí)的品質(zhì)評(píng)價(jià)工具，可實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量曲面創(chuàng)建Geomagic遵循點(diǎn)多邊形曲面三個(gè)階段作業(yè)流程，可以輕易地從點(diǎn)云創(chuàng)建出完美的多邊形模型和樣條四邊形網(wǎng)格，并可自動(dòng)轉(zhuǎn)換為NURBS曲面，建模效率高。此外，在實(shí)際的產(chǎn)品開發(fā)過程中，在產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)階段，需要根據(jù)相應(yīng)的手工雕刻模型進(jìn)行最初的快速建模時(shí)，快速曲面造型方式便是一種最佳的選擇。然而，該類方法同時(shí)也存在計(jì)算量大、對(duì)計(jì)算機(jī)硬件要求高，曲面對(duì)點(diǎn)云的快速適配需要使用高階NURBS曲面等不足，而且面片之間難以實(shí)現(xiàn)曲率連續(xù)，難以實(shí)現(xiàn)高級(jí)曲面的創(chuàng)建。與傳統(tǒng)曲面造型方式相比，快速曲面造型方式通常是將點(diǎn)云模型進(jìn)行多邊形化，隨