【正文】 圓角實體操作：特征操作、陣列、鏡像、筋、孔、圓角、倒角、拔模、抽殼完成并保存檢查曲面平滑度、曲面的曲率連續(xù)性檢驗合格（2）三維激光抄數(shù)機＋Imageware＋Pro/Engineer軟件產(chǎn)品逆向設(shè)計模式三維激光抄數(shù)機點云（imv格式）導(dǎo)入導(dǎo)出Imageware軟件生成導(dǎo)入曲線或曲面抄數(shù)圖（iges格式）Pro/Engineer軟件構(gòu)建造型曲面或邊界混合曲面拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描、混合、掃描混合、可變截面掃描曲面對局部位置處理曲面操作：實體化、復(fù)制等實體操作：陣列、特征復(fù)制、拔模等完成并保存文件——拆面我們已經(jīng)擁有抄數(shù)圖以及樣品，那么運用Pro/Engineer造型過程中什么是最關(guān)鍵的呢？我們認(rèn)為拆面是最關(guān)鍵的，也就是分析出產(chǎn)品所有的部位是用何種曲面構(gòu)成的，可以說當(dāng)我們完成曲面的拆分，也就完成了產(chǎn)品造型70％的工作。（4）用于改造工程中的工程規(guī)劃、吊裝、裝配、管道布線、方案評估、校驗、布局仿真、三維可視化管理等。（2）點云數(shù)據(jù)作各種后處理分析后，用于設(shè)備的老化、維修、變形、檢測、監(jiān)測、翻新、更新、加工、仿研、仿制、結(jié)構(gòu)分析、強度分析、靜動力分析、加載分析、碰撞試驗、結(jié)構(gòu)仿真等。當(dāng)前，逆向工程的技術(shù)難點主要有：（1）獲得產(chǎn)品的數(shù)字化點云（測量掃描系統(tǒng)）；（2）將點云數(shù)據(jù)構(gòu)建成曲面及邊界，甚至是實體（逆向工程軟件）；（3）（3）CAD/CAE/CAM軟件；一般用Pro/Engineer、UG、Catia等軟件。當(dāng)前，逆向工程的設(shè)備主要有：（1）三坐標(biāo)測量機：獲得產(chǎn)品三維數(shù)字化數(shù)據(jù)（點云/特征），一般采用非接觸式的三坐標(biāo)測量機。(四) 固態(tài)法：此成型方式是以雷射或切割刀切割工件外圍輪廓，材質(zhì)通常為薄片材料，外輪廓切割好之后經(jīng)熱壓黏結(jié)于上一層已切割完成之薄片材料上，如此循環(huán)直到工件完成。滾輪會將粉末均勻的堆棧一層，讓膠水在粉末與粉末之間充填而黏結(jié)成型，一層完成之后再黏結(jié)下一層直到工件完成。(二) 半液態(tài)法：工作原理類似擠牙膏的方式，加工方式是以加熱頭熔化線狀之熱塑性材料，再將熱塑性的固體細(xì)線材料由加熱頭熔化擠出而一層一層堆積成型直到整個工件完成。SLA 為最早商業(yè)化并且是全世界占有率最大的系統(tǒng)，通常是以 HeCd 或 Ar+紫外線雷射照射來固化光硬化樹脂，其制程是在液面上成型。下面對四種成型方法進行簡單介紹：(一) 液態(tài)法：此方法以液態(tài)光聚合樹脂為材料，以雷射光或紫外光照射使樹脂固化。而透過快速原型的應(yīng)用，又進一步發(fā)展了快速模具(Rapid Tooling)。快速原型的成型原理，與傳統(tǒng)的除料加工，以刀具切削素材除去不需要的材料方式，完全相反，而是將材料經(jīng)由堆堆棧的方式，來成型工件，所以幾乎沒有形狀的限制。快速原型（Rapid Prototyping）便是因應(yīng)這種情況而產(chǎn)生的制程，藉由快速原型很快的制作出能測試功能的樣品、甚至組裝精度的檢討、確認(rèn)。尤其，目前 3C 產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品周期縮短，每隔一段時間就有新產(chǎn)品問世。同時，使用國產(chǎn)軟件也是對國內(nèi)制造業(yè)和軟件行業(yè)的支持。由于開發(fā)人員具有豐富的逆向工程實施經(jīng)驗，因此系統(tǒng)中的功能設(shè)置、操作方式符合國內(nèi)用戶的習(xí)慣，這是國外軟件所無法具備的。由國內(nèi)逆向工程領(lǐng)域?qū)I(yè)人士參與開發(fā)的逆向工程軟件QuickForm 是國內(nèi)逆向工程軟件中較好的一個。國內(nèi)在逆向工程軟件方面雖然也有研究，但是主要集中在幾所高校。RapidForm提供一整套模型分割、曲面生成、曲面檢測的工具，用戶可以方便的利用以前構(gòu)造的曲線網(wǎng)格經(jīng)過縮放處理后應(yīng)用到新的模型重構(gòu)過程中。RapidForm()RapidForm是由韓國INUS公司開發(fā)的逆向工程軟件。包括PowerSHAPE、PowerMILL、PowerINSPECT、ArtCAM、CopyCAD、PS－TEAM等諸多軟件產(chǎn)品。CopyCAD()CopyCAD是英國DELCAM公司系列CAD產(chǎn)品中的一個，主要處理測量數(shù)據(jù)的曲面造型。根據(jù)這些點云數(shù)據(jù)構(gòu)造的A級曲面(CLASS Ａ)具有良好的品質(zhì)和曲面連續(xù)性。ImageWare()作為UG NX中提供的逆向工程造型軟件，ImageWare具有強大的測量數(shù)據(jù)處理、曲面造型、誤差檢測功能。GeoMagic()美國RainDrop公司的逆向工程軟件，具有豐富的數(shù)據(jù)處理手段，可以根據(jù)測量數(shù)據(jù)快速構(gòu)造出多張連續(xù)的曲面模型。另外一些逆向工程軟件作為整體系列軟件產(chǎn)品中的一部分，無論數(shù)據(jù)模型還是幾何引擎均與系列產(chǎn)品中的其他組件保持一致，這樣做的好處是逆向工程軟件產(chǎn)生的模型可以直接進入CAD或CAM模塊中，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的無縫集成，這類軟件的代表是DELCAM公司的CopyCAD。此外還有一些獨立的逆向工程軟件，如GeoMagic等，這些軟件一般具有多元化的功能。很多逆向工程軟件成為這些CAD/CAM系統(tǒng)的第三方軟件。逆向工程軟件的主要作用是接收來自測量設(shè)備的產(chǎn)品數(shù)據(jù)，通過一系列的編輯操作，得到品質(zhì)優(yōu)良的曲線或曲面模型，并通過標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式將這些曲線曲面數(shù)據(jù)輸送到現(xiàn)有CAD/CAM系統(tǒng)中，在這些系統(tǒng)中完成最終的產(chǎn)品造型。時間雖短，但逆向工程技術(shù)廣泛的應(yīng)用前景已經(jīng)為大多數(shù)工程技術(shù)人員所關(guān)注，這對提高我國模具制造行業(yè)的整體技術(shù)含量，進而提高產(chǎn)品的市場競爭力具有重要的推動作用。這種情況嚴(yán)重制約了逆向工程技術(shù)在模具行業(yè)的推廣。這一點我們在多年的技術(shù)服務(wù)過程中深有體會。在這些企業(yè)，測量設(shè)備和CAD/CAM系統(tǒng)是必不可少的，但是由于逆向工程技術(shù)應(yīng)用不夠完善，嚴(yán)重影響了產(chǎn)品的精度以及生產(chǎn)周期。逆向工程技術(shù)在我國，特別是以生產(chǎn)各種汽車、玩具配套件的地區(qū)、企業(yè)有著十分廣闊的應(yīng)用前景。由于模具制造過程中經(jīng)常需要反復(fù)試沖和修改模具型面。近年來隨著生物、材料技術(shù)的發(fā)展，逆向工程技術(shù)也開始應(yīng)用在人工生物骨骼等醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。因此對于希望從事逆向抄數(shù)行業(yè)的學(xué)員來講，學(xué)習(xí)曲面建模的基本原理和方法，訓(xùn)練正向建模的能力是不可缺少的。這部分常用的軟件有Surfacer、Imageware、Pro/ENGINEER等，南方比較普遍的做法是用Surfacer軟件處理點云數(shù)據(jù)，獲得線框模型后再通過IGES等格式導(dǎo)入到Pro/E里建模，以充分利用Pro/E在曲面建模方面的優(yōu)勢，曲面建模的很多基本原理和方法仍完全適用。 “抄數(shù)”的概念“抄數(shù)”比較正規(guī)點的名稱是“逆向工程”，即以產(chǎn)品的實物或模型為基礎(chǔ)，通過逆向設(shè)備采集模型的坐標(biāo)數(shù)據(jù)并輸入電腦，然后在電腦里重建精確的3D模型。要克服這些困難則須與傳統(tǒng)的開發(fā)流程做一整合，截長補短必能使產(chǎn)品獲得良好的質(zhì)量同時也能節(jié)省時間與成本，這才是我們所追求的。一般質(zhì)量檢測只就成品的局部做檢測，透過逆向工程的工具可對成品做一全面性的質(zhì)量檢測，大大提升了質(zhì)量的穩(wěn)定度。（3）正向設(shè)計數(shù)據(jù)取得不易基于商業(yè)機密，原廠一般不會把原始 CAD 數(shù)據(jù)提供給下游廠商，只會提供一個樣品給廠商，如此就需要經(jīng)由逆向工程的工具將原始 CAD 資料還原出來，因此一家廠商逆向工程的能力無形之中也是獲得訂單的一項利器。（2）產(chǎn)品設(shè)計走向自由曲面造型目前消費者對產(chǎn)品的需求，不單單只考慮功能性，產(chǎn)品的外觀造型也成為消費者考慮的重要因素。逆向工程已經(jīng)漸漸成為現(xiàn)今產(chǎn)品開發(fā)的主流工具，基于以下因素我們深信，逆向工程仍然是往后新產(chǎn)品開發(fā)所必備的一項工具?；谶@種分析，我們認(rèn)為逆向工程技術(shù)在整個制造體系鏈中處于從屬、輔助建模的地位，逆向工程技術(shù)可以利用現(xiàn)有CAD/CAM系統(tǒng)，幫助其實現(xiàn)自身無法完成的工作。現(xiàn)有CAD/CAM系統(tǒng)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，無論從理論還是實際應(yīng)用上都已經(jīng)十分成熟，在這種狀況下，現(xiàn)有CAD/CAM系統(tǒng)不會也不可能為了滿足逆向工程建模的特殊要求變更系統(tǒng)底層。特別是針對目前比較流行的大規(guī)模“點云”數(shù)據(jù)建模，更是遠(yuǎn)未達(dá)到可以直接在CAD系統(tǒng)中應(yīng)用的程度。從理論角度分析，逆向工程技術(shù)能夠按照產(chǎn)品的測量數(shù)據(jù)重建出與現(xiàn)有CAD/CAM系統(tǒng)完全兼容的三維模型，這是逆向工程技術(shù)的最終實現(xiàn)目標(biāo)。 逆向工程在CAD/CAM系統(tǒng)中的作用逆向工程技術(shù)不是一個孤立的技術(shù)，它和測量技術(shù)及現(xiàn)有CAD/CAM系統(tǒng)有著千絲萬縷的聯(lián)系。從圖1中我們可以看出，逆向工程的整個實施過程包括了從測量數(shù)據(jù)采集、處理到常規(guī)CAD/CAM系統(tǒng)，最終與產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)融合的過程。因此，逆向工程技術(shù)可以認(rèn)為是將產(chǎn)品樣件轉(zhuǎn)化為三維模型的相關(guān)數(shù)字化技術(shù)和幾何建模技術(shù)的總稱。隨著計算機技術(shù)在制造領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，特別是數(shù)字化測量技術(shù)的迅猛發(fā)展，基于測量數(shù)據(jù)的產(chǎn)品造型技術(shù)成為逆向工程技術(shù)關(guān)注的主要對象。從這個意義上說，逆向工程在工業(yè)設(shè)計中的應(yīng)用已經(jīng)很久了。逆向工程產(chǎn)品設(shè)計可以認(rèn)為是一個“從有到無”的過程。是對產(chǎn)品設(shè)計過程的一種描述，在工程技術(shù)人員的一般概念中，產(chǎn)品設(shè)計過程是一個從無到有的過程，即設(shè)計人員首先在大腦中構(gòu)思產(chǎn)品的外形、性能和大致的技術(shù)參數(shù)等，然后通過繪制圖紙建立產(chǎn)品的三維數(shù)字化模型，最終將這個模型轉(zhuǎn)入到制造流程中，完成產(chǎn)品的整個設(shè)計制造周期。圖8 北京天遠(yuǎn)OKIOII三維掃描儀三坐標(biāo)測量儀器在工作過程中，一般要準(zhǔn)備以下的輔助器件：橡皮泥、502膠水、一組塊規(guī)、卡尺、內(nèi)徑千分表、等高塊6塊、磁力表座、精密虎鉗、V型鐵2組、塞尺。6. 北京天遠(yuǎn)三維科技有限公司OKIOII三維激光掃描儀OKIOII如圖8所示，這是天遠(yuǎn)推出的高端三維掃描儀，采用進口高精密工業(yè)144萬像素CCD傳感器，UHP冷光源，具有以下特點：GREC應(yīng)用于逆向工程設(shè)計，復(fù)雜曲面抄數(shù)，工件三維測量。有效行程（mm） 400*300*300*360176。5. 3D family激光抄數(shù)機這是一款傳統(tǒng)的工業(yè)設(shè)計所用到的激光抄數(shù)機，零級精度200mm厚花崗石平臺作機身,穩(wěn)定不變形,精度持久保持。是一款真正的自動化掃描設(shè)備。輸出文件格式：STL, 3dm, GSF；輸出時同時儲存羅蘭之PIX格式。LPX600 實現(xiàn)了更大尺寸，更高品質(zhì)的三維掃描 ()。LPX600非接觸式激光掃描儀羅蘭非接觸式激光掃描儀是封閉式工作環(huán)境。采集的數(shù)據(jù)可保存為 dxf、IGES、obj、txt、3ds 以及用戶使用軟件所支持輸出的任何格式。適用于模具設(shè)計，鞋樣設(shè)計，產(chǎn)品開發(fā)，汽車制造，三維動畫，影視制作，陶瓷工業(yè)，醫(yī)學(xué)整形，考古技術(shù)，藝術(shù)重現(xiàn)，包裝建筑，游戲開發(fā)……即可應(yīng)用專業(yè)的數(shù)字化軟件，也可以使用眾多連接威力手到現(xiàn)有的三維圖形應(yīng)用的軟件驅(qū)動程序。用于建立精確細(xì)致的三維電腦模型。 9．激光發(fā)生器，CCD，圖像采集卡，運動控制卡等關(guān)鍵零部件全部進口。 7．先進的高精密的滾珠絲杠傳動，使測量機運行時幾乎無噪音，壽命長，平穩(wěn)且定位精確。 5．兩組CCD鏡頭從兩側(cè)不同方位測量，幾乎沒有測量死角，配合四軸全方位掃描，以及長達(dá)150mm的測量景深，可以一次性的將整個工件數(shù)據(jù)完整而準(zhǔn)確的獲得。 3．整個系統(tǒng)的掃描驅(qū)動，位移值獲取，圖像信號采集，信號處理，系統(tǒng)定標(biāo)全部采用電腦控制。應(yīng)用LASERRE系列復(fù)合式激光掃描機進行三維激光掃描時具有以下特點： 1．高速高精度得出點云數(shù)據(jù)，例如：進行一個GOLF球頭的掃描，在進行掃描路徑設(shè)定后，10分鐘左右就能得出GOLF球頭全部的密集點云數(shù)據(jù)。 Sharpe 精密制造的高精度測量設(shè)備，先進的材料工藝和設(shè)計理念，使得ONE 測量機成為車間測量和檢測應(yīng)用的唯一真正選擇。TScan 是曲面測量、模具制造和逆向工程等方面應(yīng)用的有力工具。TScan 具有70000 點/秒的數(shù)據(jù)采集能力， 米范圍內(nèi)，空間長度測量誤差不超過50μm。5. 重復(fù) 3 ? 4 的步驟，直到所有的表面都己測量完畢。3. 以 ATOS 測量對象表面的點數(shù)據(jù)。其操作步驟如下：圖6 非接觸便攜式三坐標(biāo)測量儀測量過程圖圖7 三維激光掃描儀測量過程圖1. 將參考點卷標(biāo)均布黏貼于對象表面。 圖5 接觸式三坐標(biāo)測量儀測量過程圖下面以ATOS測量系統(tǒng)來介紹三維激光掃描儀的測量方式，其他類型的三維激光掃描儀的工作原理與其基本相似。探針自動識別等智能化功能，也方便了使用。 米范圍內(nèi)，空間長度測量誤差不超過60μm。因而用戶重現(xiàn)某一測量情節(jié)，更重要的是建立一個知識庫，它包含了坐標(biāo)測量機檢測的經(jīng)驗可以用以發(fā)展將來的檢測策略。（8） 記錄評價信息。給坐標(biāo)測量機編程包括了操縱桿的應(yīng)用，去指示機器按探測路徑以繞工件運動，定義在每個被測表面的測點數(shù)及測點分布，定義對被測結(jié)果的計算方法；不要低估它的重要性，因為即使程序只有一個錯誤亦會影響成百個零件的結(jié)果。注意選擇探測點數(shù)量及探測位置；測點太少可能引起錯誤；測點太多測量時間太長，而且由于條件漂移造成誤差；注意由于局部特征造成的問題。要求定期標(biāo)定測頭；用已知的標(biāo)準(zhǔn)件作附加的檢查；注意選擇探針；考慮用變通的方法。對于在檢測特定零件的每一個探針和測頭的組合都要進行測頭標(biāo)定，針頭應(yīng)當(dāng)用標(biāo)準(zhǔn)球或其他被認(rèn)可的有證標(biāo)準(zhǔn)器來標(biāo)定。要求零件不要過定位；裝夾不要導(dǎo)致零件變形和損傷；要清楚了解熱膨脹問題；若可能要避免用膠。（4） 選擇工件固定方法。（3） 選擇工件方向。（2） 在坐標(biāo)系統(tǒng)內(nèi)定義工件基準(zhǔn)。圖3 探頭補正之誤差 圖4 探頭補正方向不當(dāng)所造成的嵌合曲面誤差由于三坐標(biāo)測量儀由不同生產(chǎn)廠家生產(chǎn)，同一生產(chǎn)廠家又有不同的型號，所以三坐標(biāo)測量儀的操作方法并不是完全一樣的，但是，一般都是遵循以下幾個步驟：（1） 在工件上選取被測的特征。（3）在測量的過程中，如采用接觸式的測量設(shè)備，要進行探頭半徑不正，要注意補正方向。假如把零件放在測量機工作臺后馬上測量，在測量期間零件溫度的變化會造成明顯的誤差，因此工件應(yīng)當(dāng)放置在檢測溫度的環(huán)境中直到達(dá)到滿意的溫度平衡為止。坐標(biāo)測量機周邊的空氣溫度應(yīng)當(dāng)用熱交換裝置或空調(diào)系統(tǒng)加以控制。濕度是65％以下。（2）最佳的測量環(huán)境溫度是20177。圖5 TRITOP設(shè)備從數(shù)字化測量設(shè)備的結(jié)構(gòu)及其測量基本原理，可以分析得到其誤差主要包括以下幾個方面：（1）測量軟件編寫算法引起的誤差；（2）測量硬件本身及安裝調(diào)試引起的誤差；例如：三坐標(biāo)測量儀的機械組成部分在傳動等情況下存在誤差；（3）工件本身形狀、裝夾不當(dāng)引起的誤差；（4）環(huán)境溫度變化引起的誤差；（5）人為在測量過程中引起的誤差