1逆向工程關(guān)鍵技術(shù)(參考版)
2025-06-28 05:17本頁面
【正文】 。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。（4） 發(fā)展基于集成的逆向工程技術(shù)，包括測量技術(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。（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識別和推理為出發(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)熟悉上游的測量設(shè)備，甚至必須參與測量過程，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。目前，根據(jù)測量數(shù)據(jù)點(diǎn)云生成曲面模型，在模型分割與特征識別方面是公認(rèn)的薄弱環(huán)節(jié)，并且缺乏創(chuàng)新設(shè)計(jì)手段。理解設(shè)計(jì)意圖、識別造型規(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。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） 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)。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)。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。 基于特征的模型重建研究主要集中在特征識別，包括邊界線和曲面特征，研究對象主要是規(guī)則特征。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。而且缺乏對特征的識別，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。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)。 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。 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，自動重建曲面的光順性難以保證，對建模人員的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)技能依賴較重。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）。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。:Digitized Shape Editor（數(shù)字編輯器）；QSR:Quick Shape Reconstruction（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）。基于BEZIER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級曲面造型的效率較高，可以快速、動態(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，軟件具有自動檢測邊界、自動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。曲線、曲面創(chuàng)建和編輯方法多樣，輔以即時(shí)的品質(zhì)評價(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，并可自動轉(zhuǎn)換為NURBS曲面，建模效率高。 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。相比而言，傳統(tǒng)曲面造型方式提供了結(jié)合視覺與數(shù)學(xué)的檢測工具和高效率的連續(xù)性管理工具，能及時(shí)且同步地對構(gòu)建的曲線、曲面進(jìn)行檢測，提供即時(shí)的分析結(jié)果，從而容易實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)的曲面構(gòu)建。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。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。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。只是在實(shí)際建模過程中，往往會先對密度較大的點(diǎn)云進(jìn)行采樣處理，以改善計(jì)算機(jī)內(nèi)存的使用。1） 處理對象的異同 在傳統(tǒng)曲面造型方式的逆向系統(tǒng)中，所處理的點(diǎn)云涵蓋了對從低密度、較差質(zhì)量（如Pro/Pcantools）的高質(zhì)量、密度適中（如ICEM Suif、C
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