逆向工程系统简介

1.逆向工程系统组成

从图2-97的逆向工程流程看出，逆向工程系统主要由三部分组成。

（1）产品实物几何外形的数字化

1）零件原型的三维数字化测量。采用三坐标测量机（CMM）或激光扫描等测量装置，测量采集零件原型表面点的三维坐标值，使用逆向工程专业软件接收处理离散的点云数据。

2）提取零件原型的几何特征。按测量数据的几何属性对其进行分割，采用几何特征匹配与识别的方法来获取零件原型所具有的设计与加工特征。

（2）CAD模型重建

1）零件原型三维重构。将分割后的三维数据在CAD系统中分别作曲面模型的拟合，并通过各曲面片的求交与拼接获取零件原型表面的CAD模型。

2）CAD模型的分析及改进。对虚拟重构出的CAD模型，从产品的用途及零件在产品中的地位、功用进行原理和功能分析，确保产品良好的人机性能，并实施有效的改进创新。

3）CAD模型的校验与修正。根据获得的CAD模型，采用重新测量和加工出样品的方法，来校验重建的CAD模型是否满足精度或其他试验性能指标的要求。对不满足要求者重复以上过程，直至达到零件的功能、用途等设计指标的要求。如图2-105所示为零件原型及CAD模型。

（3）产品或模具制造

根据重建的CAD模型就可进行产品的加工或模具制造。如图2-106所示为以快速原型技术为基础快速制作的高尔夫球头模具。

图2-105　零件原型及CAD模型

图2-106　以快速原型技术为基础快速制作的高尔夫球头模具

2.逆向工程系统的设备与软件

逆向工程系统的设备与软件主要包括以下方面。

（1）测量机与测量探头

测量机+测量探头是进行实物数字化的关键设备，如图2-107所示。测量机有三坐标测量机、多轴专用机、多轴关节式机械臂等；测量探头分接触式（触发探头、扫描探头）和非接触式（激光位移探头、激光干涉探头、线结构光及CCD扫描探头、面结构光及CCD扫描探头）两种。(www.xing528.com)

图2-107　测量机

（2）数据处理

由坐标测量机得到的外形点数据在进行CAD模型重建以前必须进行格式转换、噪声滤除、平滑、对齐、归并、测头半径补偿和插值补点等数据处理。

（3）模型重建软件（CAD/CAM）

模型重建软件包括三类。

1）用于正向设计的CAD/CAE/CAM软件，如Solidworks、I-deas、GRADE等，但数据处理和逆向造型功能有限。

2）集成有逆向功能模块的正向CAD/CAE/CAM软件，如集成有SCAN-TOOLS模块的Pro/Engineer、集成有点云处理和曲线、曲面拟合、快速造型功能的UGII和STRIMl00等。

3）专用的逆向工程软件，如Imageware、Paraform、Geomagic、Surfacer等。除此之外，有较高要求的还包括产品数据管理（PDM）等软件。支撑软件的硬件平台有个人计算机和工作站。

（4）CAE软件

计算机辅助工程分析，包括机构运动分析、结构仿真、流场及温度场分析等。目前较流行的分析软件有Ansys、Nastran、I-deas、Moldflow、ADMAS等。

（5）CNC加工设备

各种CNC加工设备进行原型和模具制作。

（6）快速成形机

产生模型样件，按制造工艺原理分有立体印刷成形、层合实体制造、选择激光烧结、熔融沉积造型、三维喷涂黏结、焊接成形和数码累积造型等方法。如图2-108所示为快速成形方法制作的模型。

图2-108　快速成形方法制作的模型

（7）产品制造设备

各种注塑成形机、冲压设备、钣金成形机等。