關(guān)于逆向抄數(shù)

逆向抄數(shù)是指根據(jù)已有的產(chǎn)品或者模型進(jìn)行測(cè)量或掃描，然后進(jìn)行逆向的三維建模過(guò)程，一般特指產(chǎn)品的曲面的構(gòu)建過(guò)程。逆向抄數(shù)的目的除了獲得產(chǎn)品的外觀三維數(shù)據(jù)外，也用于改善產(chǎn)品的外觀性能，特別是在對(duì)于外觀流體性能要求比較高的場(chǎng)合，也需要通過(guò)制造模型和樣板來(lái)不斷的測(cè)試和修改并得到最終的模型，并使用這個(gè)最終模型進(jìn)行逆向曲面造型得到三維模型。

在計(jì)算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，三維的幾何造型技術(shù)已被制造業(yè)廣泛應(yīng)用于產(chǎn)品及模具的設(shè)計(jì)、方案評(píng)審、自動(dòng)化加工制造及管理維護(hù)各個(gè)方面。做一個(gè)逆向工程的工作，可能比做一個(gè)正向設(shè)計(jì)更具有挑戰(zhàn)性，因?yàn)槿绻胱龀鲆粋€(gè)完美的產(chǎn)品，首先必須盡量理解原有模型的設(shè)計(jì)思想，在此基礎(chǔ)上還可能要修復(fù)或克服原有模型上存在的缺陷。從某種意義上看，逆向工程技術(shù)也是一個(gè)重新設(shè)計(jì)的過(guò)程。

逆向抄數(shù)測(cè)量

如需要比較精確的表達(dá)原始實(shí)物，則采用激光、數(shù)字成像三坐標(biāo)測(cè)量的方法比較方便。若只需要測(cè)量主要型線，則用機(jī)械三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)比較合適。如果原有實(shí)物的品質(zhì)較高，測(cè)量數(shù)據(jù)的精度也較高，則建立的曲面與測(cè)量數(shù)據(jù)應(yīng)調(diào)整到比較小的數(shù)值，例如對(duì)于比較好的汽車油泥模型，調(diào)整后的誤差應(yīng)小于1.5-2mm。




逆向抄數(shù)還要考慮所建立模型的下游應(yīng)用領(lǐng)域，如果只做設(shè)計(jì)，則可不考慮一些工藝細(xì)節(jié)，如脫模斜度等。但如果要進(jìn)行加工和分析，則模型必須完整。如進(jìn)行模具設(shè)計(jì)和加工，某些小圓角可以省略，在加工時(shí)由刀具自動(dòng)帶出。


逆向抄數(shù)流程

根據(jù)逆向抄數(shù)的基本原理，其在產(chǎn)品外觀幾何反求方面的應(yīng)用流程，大致可分為三大類：正向思維，順序建模；逆向思維，反向求解；逆向反求，正向建模。

目前逆向抄數(shù)的解決方案主要有以下三大類：

1、沿襲正向建模思路，從點(diǎn)到線，再?gòu)木€到面

利用點(diǎn)數(shù)據(jù)和邊界曲線建構(gòu)曲面是逆向工程特有的曲面建構(gòu)方法，此法可以快速建構(gòu)自由曲面。這種方案的一般處理過(guò)程如下：首先從數(shù)據(jù)點(diǎn)云中提取原始物體的截面線、特征線或邊界線，然后采用掃成、蒙面、裁剪等一系列常規(guī)曲面構(gòu)造方法，得到主要以NURBS曲面表示的產(chǎn)品CAD模型。從模型的重建過(guò)程可以看出，這是一種準(zhǔn)逆向工程的思路，自動(dòng)化程度較低且需要較多的人工干預(yù)，但得到的重構(gòu)模型比較符合原始產(chǎn)品。



2、完全逆向工程的做法

即由點(diǎn)云數(shù)據(jù)直接反求CAD模型。目前的研究主要以反求曲面模型為主，通常有兩種表達(dá)方式：一種是用三角Bezier曲面片來(lái)逼近模型，首先對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)三角化，然后根據(jù)三角網(wǎng)格進(jìn)行C2連續(xù)的三角Bezier曲面片插值重建，目前應(yīng)用較少。另一種是用NURBS曲面表示，通過(guò)用戶指定重構(gòu)曲面的次數(shù)和范圍，自動(dòng)進(jìn)行參數(shù)分割，有點(diǎn)云數(shù)據(jù)反求NURBS曲面的控制頂點(diǎn)。這種方法計(jì)算耗費(fèi)大，數(shù)據(jù)的噪聲以及參數(shù)分割的好壞對(duì)重構(gòu)后曲面的質(zhì)量和光順度有較大的影響。與準(zhǔn)逆向工程的解決方法相比，此方法雖然自動(dòng)化程度較高，但有時(shí)會(huì)出現(xiàn)反求曲面與期望值有較大偏差的情況。

3、反向提取與正向設(shè)計(jì)結(jié)合

直接由點(diǎn)云數(shù)據(jù)提取模型的特征參數(shù)，并將其表達(dá)成為目前CAD/CAM商業(yè)軟件能夠讀取的文件格式，通過(guò)適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)接口導(dǎo)入Pro/E等通過(guò)CAD/CAM系統(tǒng)進(jìn)行正向設(shè)計(jì)。利用專業(yè)CAD軟件系統(tǒng)強(qiáng)大的曲面及曲面編輯功能完成建模，實(shí)現(xiàn)正向和逆向的集成，這極大地縮短逆向工程技術(shù)進(jìn)程。

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