1逆向工程關(guān)鍵技術(shù)-資料下載頁(yè)
2025-06-25 05:17本頁(yè)面
【正文】 問(wèn)題。 在具體工程設(shè)計(jì)中，一般采用幾何軟件配套使用、取長(zhǎng)補(bǔ)短的方式。因此，在實(shí)際建模過(guò)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）。在逆向軟件中先構(gòu)建出模型的特征線，再將這些線導(dǎo)入到正向CAD系統(tǒng)中，由正向CAD系統(tǒng)來(lái)完成曲面重建。 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(guò)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。而且目前的逆向工程CAD建模軟件大多仍以構(gòu)造滿足一定精度和光順性要求的CAD模型為最終目標(biāo)，沒(méi)有考慮在產(chǎn)品創(chuàng)新需求，因此逆向工程技術(shù)仍然是目前CAD/CAM領(lǐng)域一個(gè)非?；钴S的研究方向。 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。以現(xiàn)有產(chǎn)品為原型，還原產(chǎn)品設(shè)計(jì)意圖，注重重建模型的再設(shè)計(jì)能力已成為當(dāng)前逆向工程CAD建模研究的重點(diǎn)。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)。以幾何形狀重構(gòu)為目的的逆向工程CAD建模方法對(duì)于恢復(fù)幾何原形是有效的，但建模過(guò)程復(fù)雜，建模效率低，交互操作多，難以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的精確建模。而且缺乏對(duì)特征的識(shí)別，丟失了產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中的特征信息，與產(chǎn)品的造型規(guī)律不相符合，無(wú)法表達(dá)產(chǎn)品的原始設(shè)計(jì)意圖。因此，在這種建模方法和模型初始表示對(duì)于表達(dá)產(chǎn)品設(shè)計(jì)意圖和創(chuàng)新設(shè)計(jì)是不適宜的。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(guò)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。該方法具有的優(yōu)勢(shì)如下： （1）表達(dá)了原始設(shè)計(jì)信息，可以重建更為精確的CAD模型，提高CAD模型重建的效率； （2）特征包含了高層次的表達(dá)產(chǎn)品設(shè)計(jì)意圖的工程信息，通過(guò)對(duì)特征參數(shù)的是修改和優(yōu)化，可以得到不同參數(shù)的系列化新產(chǎn)品CAD模型，從而加快新產(chǎn)品的開發(fā)速度。 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。但在CAD模型重建方面，都存在著這樣一個(gè)缺陷，即將模型重建分割為孤立的曲面片造型，忽略了產(chǎn)品模型的整體屬性。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(lái)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。對(duì)于復(fù)雜曲面外形產(chǎn)品的逆向工程CAD建模而言，其主要目的不是對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品外形進(jìn)行簡(jiǎn)單復(fù)制，而是要建立產(chǎn)品CAD的模型，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。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)。要進(jìn)行基于原型或重建CAD模型的再設(shè)計(jì)，逆向工程CAD建模應(yīng)滿足以下要求：（1） 滿足內(nèi)部結(jié)構(gòu)要求，反映產(chǎn)品原始設(shè)計(jì)意圖。（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)。以現(xiàn)有產(chǎn)品為原型，對(duì)逆向工程所建立的CAD模型進(jìn)行改進(jìn)得到新的產(chǎn)品模型，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。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)。三維重建只是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品創(chuàng)新的基礎(chǔ)，再設(shè)計(jì)的思想應(yīng)始終貫穿于逆向工程的整個(gè)過(guò)程，講逆向工程的各個(gè)環(huán)節(jié)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，集成CAD/CAE/CAM/CAPP/CAT/RP等先進(jìn)技術(shù)，使之成為相互影響和制約的有機(jī)整體，并形成以逆向工程技術(shù)為中心的產(chǎn)品開發(fā)體系。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。但從目前的發(fā)展水平來(lái)看，現(xiàn)有的技術(shù)還遠(yuǎn)不能支持這種高層次的逆向工程需求。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。在這種情況下，從數(shù)字化測(cè)量數(shù)據(jù)點(diǎn)云的區(qū)域分割及特征識(shí)別入手，理解原有產(chǎn)品的設(shè)計(jì)意圖，建立便于產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)的CAD模型，就顯得十分迫切。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(guò)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(guò)程，以了解數(shù)據(jù)特點(diǎn)，還應(yīng)了解下游的制造過(guò)程，包括制造設(shè)備和制造方法等。在目前工作的基礎(chǔ)上，逆向工程技術(shù)尚有諸多問(wèn)題需要進(jìn)一步探討和研究，主要包括以下幾個(gè)方面：（1） 發(fā)展面向工程應(yīng)用的專用測(cè)量系統(tǒng)，使之能高速、高精度地實(shí)現(xiàn)實(shí)物數(shù)字化，并能根據(jù)樣件幾何形狀和后續(xù)應(yīng)用選擇測(cè)量方式及路徑，能進(jìn)行路徑規(guī)劃和自動(dòng)測(cè)量。（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。（3） 針對(duì)特定的應(yīng)用領(lǐng)域（如汽車設(shè)計(jì)、人體建模等），制定基于模板匹配或定制的自動(dòng)化逆向建模策略，對(duì)其中的自由形狀特征建立參數(shù)化表達(dá)形式，實(shí)現(xiàn)真正的基于參數(shù)匹配的特征重構(gòu)。（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。（5） 將參數(shù)化技術(shù)引入逆向工程中，建立參數(shù)化的逆向工程模型，以方便模型的優(yōu)化與修改。同時(shí)與主流商業(yè)CAD/CAM軟件無(wú)縫集成，充分發(fā)揮后者強(qiáng)大的功能。（6） 研究基于特征分割和約束驅(qū)動(dòng)的精確變形技術(shù)，提高逆向工程重建CAD模型的改型設(shè)計(jì)和創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。
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