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逆向工程是什么?逆向工程的概念与认识
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ATOS抄数扫描仪

时间 : 2019-03-14 18:16 浏览量 : 20

【逆向工程设计过程】

逆向工程设计过程是指设计师对产品实物样件表面进行数字化处理(数据采集、数据处理),并利用可实现逆向三维造型设计的软件来重新构造实物的三维CAD模型(曲面模型重构),并进一步用CAD/CAE/CAM系统实现分析、再设计、数控编程、数控加工的过程。逆向设计通常是应用于产品外观表面的设计。

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【正向设计和逆向设计】

早期设计师在进行产品的造型设计时,主要采用正向设计的方法;这是一个从概念设计起步到CAD建模、数控编程、数控加工的过程。


【正向设计流程】

产品造型设计的正向设计一般流程: 概念设计 →CAD/CAM系统 →制造系统→ 新产品。

 

【逆向工程设计发展】

但对于复杂的产品,正向设计的方法显示出了它的不足,设计过程难度系数大、周期较长、成本高、产品研制开发难。

由于设计师无法完全预估产品在设计过程中会出现什么样的状况,如果每次因为一些局部的问题而推倒整个产品重来,不管从时间上还是从成本上都是不可接受的。

如果有方法能改正在正向设计过程中所产生的局部问题自然是好的,正是在这样的背景下,自然发展并形成了逆向设计的方法。

 

逆向设计通常是根据正向设计概念所产生的产品原始模型或者已有产品来进行改良,通过对产生问题的模型进行直接的修改、试验和分析得到相对理想的结果,然后再根据修正后的模型或样件通过扫描和造型等一系列方法得到最终的三维模型。

 

采用逆向设计的方法所得到的产品模型,因为是有实际的模型参与各种试验因此得到的结果相对于概念化推算和电脑虚拟模拟更接近真实,从而能迅速找到产品的优异形态并缩短产品开发周期。

 

在新产品开发中,通常采用正向设计和逆向设计结合使用。

 

【逆向设计的流程示意】

逆向设计的一般流程:

产品样件 →数据采集→ 数据处理CAD/CAE/CAM系统 → 模型重构 →制造系统→ 新产品。

 

在逆向设计的这些环节中,数据采集、数据处理、模型重构是产品逆向设计的三大关键环节。

数据采集数据采集(样件的表面数字化)是进行产品逆向设计的第一步。一般而言,数据采集有接触式与非接触式两种测量方式。

 

接触式测量根据测头的不同,可分为触发式和连续式。应用最广泛的接触式测量仪器是20世纪60年代发展起来的高效精密的三坐标测量机,它是有很强柔性的大型测量设备。接触式测量对物体的表面的颜色和光照没有要求,因此物体边界的测量相对精确,但对软质材料适应差且速度慢。

 

非接触式测量根据原理的不同,可以分为三角形法、结构光法、计算机视觉法、激光干涉法、激光衍射法、CT测量法、MR测量法、超声波法和层析法。通常使用非接触式测量在采集实物模型的表面资料时,采集速度快,可形成“点云”资料,缺点是精度较低而且对样件表面和光照有较高的要求。

 

数据处理数据处理的结果将影响模型重构的质量。在此阶段一般应进行数据预处理、数据分块、数据光顺、三角化、数据优化、多视拼合、噪声滤波、拓扑建立、特征提取等工作。

 

模型重构模型的重构也就是通常所说的逆向造型过程,重构的方案目前主要有三种,每一种都有不同的适用场合:

1)以B-Spline或NURBS曲面为基础的曲面构造法,

2)以三角Bezier曲面片为基础的曲面构造法;

3)以多面体面片为基础的曲面构造法。



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