一、什麼是逆向工程

  隨著科技的發展和人們生活水平的提樣品高,產品的性能和外形發生了很大的改變,原來粗大笨重的產品,正在被小巧玲瓏,造型別致的產品所代替,工業產品設計正在成 為一種熱門的行業,根據人機工程學和美學原理設計的各種使用方便、線條流暢的產品,如轎車、家用電器等,隨處可見,這些產品一般都是由一些空間自由曲面組 成的,用傳統的方法很難設計、制造出來;為了設計、制造這類產品和相應的工裝具,必須使用CAD/CAM,多軸加工中心等先進技術,現代逆向工程技術就是 在這祥的背景下產生的。

  逆向工程RE (Reverse Engineering,也稱反求工程),是對產品設計過程的一種描述。在工程技術人員的一般概念中,產品設計過程RP是一個 從無到有的過程,即設計人員首先在大腦中構思產品的外形、性能和大致的技術參數等,然後通過繪制圖紙建立產品的三維數字化模型,最終將這個模型轉人到制造 流程中,完成產品的整個設計制造周期。這樣的產晶設計過程珊們歡去“正向設計”過程。

  逆向工程產品設計過程如圖一所示,可以認為是一個“從有到無”的過程。簡單地說,逆向工程產品設計就是根據已經存在的產品模型,反向推出產品設計數據(包括 設計圖紙或數字模型)的過程;它針對現有的工件(樣品或模型)利用3D數字化量測儀器准確、快速的測量出工件的輪廓坐標,並加以編輯、修改、建構曲面後,傳至一般的CAD/CAM系統。再由CAM軟件產生刀具的NC加工路徑送至CNC加工機床,制作出所需模具,或者送到快速原型成型機,將樣品模型制作出 來。逆向工程在某些方面很像我們常說的“仿制”;可以說,在我國正在成為世界制造中心的今天,逆向工程將大有用武之地。

  二、逆向工程系統的組成

  從逆向工程流程圖可以看出,逆向工程首先須使用精密的量測系統將樣品的三維輪廓尺寸快速地測量出來,然後依據得到的數據做出曲面造型及加工。故建立一套完整 的逆向工程系統,須要下列基本配備:

  1、測量機(也稱抄數機)

  2、點群數據處理軟件,即逆向工程軟件,玉CAD/CAM/CAE軟件,

  4,CNC機 床,

  5、快速成型機或塑料射出成型機、軋出機、飯金成型機等。

  常用的測量機有:三維激光掃描機、三座標測量機、多軸關節式機械臂等。其中。三維激光掃描機:屬於非接觸式測量,具有測量速度快,可測量柔軟物體,不會損壞工件表面等優點;但測量精度較低,一般10-100μm。多用於自由曲面的立體造型。

  二座標測量排:屬於接觸式測量,精度較高,但測量速度慢,受接觸力影響較大;一般多用於精密量。

  三維激光掃描機,它由激光探頭、工作台和控制櫃組成,激光探頭是掃描機的關鍵部件,它包括兩個C3D列印CD(光電偶合)傳感器和一個半導體激光 器;工作台具有三個線性位移和一個旋轉運動,采用閉環控制,定位精度可達0。003mm,它帶動CCD探頭做逐行掃描,可掃描800×800×600mm 的模型或工件;控制和系統采用開放式結構,工控機內插有圖像采集卡;利用激光刀對物體表面進行掃描,由CCD攝像機采集被測表面朱我刀曲線,然後計算機根據空間三角法測量原理,最終計算出物體表面的三維幾何數據,掃描精度為0。05mm。然後以。asc格式保存,供逆向工程軟件處理。

  逆向工程軟件主要完成點雲處理、曲線處理和曲面處理三項功能,它的作用是接收來自測量設備的產品數據,通過一系列的編輯操作,得到品質優良的曲線或曲面模 型,並通過標准數據格式將這些曲線曲面數據輸送到現有CAD/CAM系統中,在這些系統中完成最終的品造型。用於逆向工程的軟件包括兩大類:一類是用於處 理測量得到的點雲的逆向工程軟件,另一類就是用於造型和數控編程的通用CAD/CAM打樣軟件;在實際應用過程中,由於大多數工程技術人員對逆向工程技術了解 不夠,將逆向工程技術與現有CAD/CAM技術等同起來,用現有 CAD/CAM系統的技術水平要求逆向工程技術,往往造成人們對逆向工技術的不信任和誤解。

  通常所 說的逆向工程軟件,是專指用於進行點雲的噪聲濾除、補點、內插補、細線化、曲線建構、曲面建構、曲面修改等操作的軟件,可以IGES, 。DXF、STL 逆向工程等多種格式輸出,常用的有:UG/ImageWare(Surfacer),它作為UG NX中提供的逆向工程軟件,具有強大的測量數據處理、曲面造型、 誤差檢測功能。可以處理幾萬至幾百萬的點雲數據。ImageWare的模型檢測功能可以方便、直觀地顯示所構造的曲面模型與實際側量數據之間的誤差以及平 面度、真圓度等幾何公差。

  CeoMagic是美國RainDrop毓麗逆向工fNC軟件,具有豐富的數據處理手段,可以根據測量勢據快助造出多張連續的曲面模型。軟件的應拜領域包括了從工業設計到醫療仿真等諸多方面。

  CopyCAD 是英國DELCAM系列CAD產品中的一個,主要進行測量數據的曲面造型:DELCAM的產品涵蓋了從設計到制造、檢測的全過程。包括owerSHAPE,PowerMIL L;PowerINSPECT, ArtCAM,CopyCAD、PS-TEAM等諸多軟件產品·作為系列產品 的一部分,CopyCAD與系列中的其他軟件可以很好地集成。

  以上介紹的是目前較常見的逆向工程軟件在國內能夠見到的商品化的逆向工程軟件基本上均是國外的。


 

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