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逆向工程

逆向工程
逆向工程

第一章绪论

1.逆向工程定义:

正向工程概念-图纸-产品

逆向工程实物-测量-图纸-产品

2.相关的技术:测量技术;数据处理技术;模型重建技术;软件;模型成型设备;产品加工设备

3.测量方法:接触式和非接触式

接触式-磁场,超声波

非接触式-激光三角测量法,激光测距法,光干涉法,结构光学法,图像分析法

4.模型重建:线框,曲面,实体

5.CAD/CAE技术的发展过程五个阶段

1、20世纪50~60年代-被动式的图形处理。

2、20世纪60年代-CAD的初步实用阶段

3、20世纪70年代-广泛使用的阶段

4、20世纪80年代-飞速发展的阶段

5、20世纪90年代以后-开放式、标准化、集成化和智能化的发展阶段

6.发展趋势:1、集成化2、网络化3、智能化4、标准化5、并行工程

7.CAD支撑软件:图形资源软件;数据库软件;绘图软件;几何造型软件;工程分析和计算软件

8.CAD系统的选用:1、功能性、用途2、与硬件的兼容及匹配、投资与硬件配置

3、性价比

4、二次开发能力

5、开放性,可靠性,兼容性

第二讲:计算机图形学

1、计算机图形的基本算法

2、几何造型:线框模型;表面模型;实体模型(边界表示法;扫描表示法;体素构造法(常用的体素有:长方体,圆柱体,圆锥体,圆台,球等);分解表示法)

边界表示法的优缺点:

优点:1、形体的点、边、面等几何元素都是显式表示的,显示速度快,容易确定连接关系。

2、容易对形体局部操作,如倒角等。

3、便于在数据结构中加附加信息如精度,表面粗糙度

缺点:1、数据结构复杂。2、不一定对应有效形体

体素构造法的优缺点:

优点:1、数据结构简单。2、方便转换为边界表示。3、形体比较容易修改。

缺点:1、形体的表示受体素的限制。2、局部操作不易。3、点边面隐式表示,显示速度慢

3、消隐与渲染:扫描填充法

4、图形变换:比例变换,平移变换和旋转变换

5、曲线与曲面

第三讲:UG的建模技巧及实践

UG的一些高级功能:运动分析动画;自动拼图系统;公差自动标注系统;参数化标准件库;局部视图;总装配图

2、基函数表示的曲线和曲面

二、常用的参数曲线

3、B样条曲线

B样条曲线的定义:

给定空间中的n+1个点Pj(j=0,1,…n),将n次参数曲线

Hermite 曲面方程

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逆向工程的现状及发展前景

逆向工程的现状及发展前景 逆向工程也称反求工程或反向工程,是根据已存在的产品或零件原型构造产品或零件的工程设计模型,并在此基础上对已有的产品进行剖析、理解和改进,是对已有设计的再设计。 逆向工程设计实施步骤如下: (1)设计前的准备工作。设计之前应确定设计的整体思路,对实物模型进行系统的分析,划分出模型的特征区,确定模型的基本构成形状的曲面类型,这些关系到相关软件的选择和软件模块的确定。 (2)零件原形的数字化。根据测量对象的特点确定扫描方法以及扫描设备,利用3D扫描测量设备来获取零件实物表面点的三维坐标值。 (3)提取零件的几何特征。按测量数据的几何属性对其进行分割,分割方法一般可分为两类,一类是基于边界分割法,一类是基于区域分割法。区域分割法将相似几何特征的点划为同一区域,具有明确的几何意义,是较为常用的分割方法。

(4)零件CAD模型的重建。将分割后的三维数据在CAD系统 中分别做表面模型的拟合,并通过表面片的拼接获取零件实物表面的 CAD模型。 (5)重建CAD模型的检验与修正。由于测量得到的数据点往往 存在一些数字误差,所以需要对曲面或曲线进行光顺处理,提高曲面 质量。另外还要检验重建的CAD模型是否满足精度或其他试验性能 指标的要求,对不满足要求的应进行适当的调整修改,直至达到零件 的标准 坐标测量机 接触式非接触式 机械手坐标测量机光学测量机声学测量机磁学测量机结构光法激光三角形法激光测距法干涉测量法图像分析法 1.1接触式测量系统 接触式三坐标测量机(Coordinate Measure Machine,CMM)可 谓接触式测量的代表。接触式三坐标测量机通常是基于受力变形的原 理,通过探头测取三维几何坐标数据。操作者事先设计规划好测量途 径与方式,三坐标测量机便会按照所指定的路径测取三维几何坐标数 据。一般来说,接触式三坐标测量机测量较稳定,易于定位,测量精

逆向工程毕业设计开题报告

毕业论文开题报告 题目某典型零件的逆向工程与注塑模设计 学生姓名学号 所在院(系) 专业班级 指导教师 2013 年 3月 5 日

题目某典型零件的逆向工程与注塑模设计 一、选题的目的及研究意义: 逆向工程(reverse engineering,RE),又称为反求工程或反求设计,与传统工程的设计过程完全不同。他是从实物样本的获取产品数学模型并制造得到新产品的相关技术,已成为CAD/CAM系统中一个研究应用热点,并发展成为一个相对独立的技术领域。早在1980年始欧美国家许多学校及工业界开始注意逆向工程这块领域。1990年初期包括台湾在内,各国学术界团队大量投入逆向工程的研究并发表成果,直到20世纪90年代中期,逆向工程才在我国得到了迅速的发展与推广。 1、选题目的: 随着国民经济的飞速发展,传统的产品开发模式以不能满足经济社会的市场的需求。传统的产品开发过程遵循正向工程(或正向设计)的思维,从市场需求信息着手,按照“产品功能描述(产品规格及预期目标)-产品概念设计-产品总体设计及详细的零部件设计-制定生产工艺流程-设计、制造工夹具、模具等工装-零部件加工及装配-产品检验及性能测试”这样的步骤开展工作,是从未知到已知、从抽象到具体的过程。我国是一个制造大国但不是一个制造强国,沿海很多中小型企业都是为外国大企业进行贴牌生产,没有自己的产品。这样很难适应如今的国际经济形势。所以国家提出技术创新,要有自己的设计、创新的产品,并且要不断地推陈出新。采用逆向工程技术,可以直接在国内外已有的先进产品基础上进行性能分析、设计模型反求、在设计优化制造。这次注塑模具设计不是通过常规的方法设计,而是基于先进的制造技术逆向工程,一个“从有到无”的过程,为模具技术的迅速发展起着至关重要的作用。这样,不仅可以更好地消化和吸收国外先进技术,赶超发达国家,扩大在世界经济市场的占有份额,而且可以打破西方国家对我国进行的技术封锁,从而研制出更先进的产品,以提高我国的综合国力。 2、研究意义: 逆向工程是制造业实现快速产品创新设计的重要途径,实物原型的再现仅仅是逆向工程的初步阶段,在此基础上进行的基于原型的再设计、再分析、再提高,从而实现重大改型的创新设计,才是逆向工程的真正价值和意义所在。逆向工程技术在模具行业中的应用从逆向工程的概念和技术特点可以看出,逆向工程的应用领域主要是飞机、汽车、玩具和家电等模具相关行业。近年来随着生物、材料技术的发展,逆向工程技术也开始应用在人工生物骨骼等医学领域。但是其最主要的应用领域还是在模具行业。由于模具制造过程中经常需要反复试冲和修改模具型面。若测量最终符合要求的模具并反求出其数字化模型,在重复制造该模具时就可运用这一备用数字模型生成加工程序,可以大大提高模具生产效率,降低模具制造成本。逆向工程技术在我国,特别是以生产各种汽车、玩具配套件的地区、企业有着十分广阔的应用前景。因此,逆向工程技术的应用对我国企业缩短与发达国家的差距具有特别重要的意义。

1逆向工程关键技术

1.3 逆向工程中的关键技术 1.3.1 数据采集技术 目前,用来采集物体表面数据的测量设备和方法多种多样,其原理也各不相同。测量方法的选用是逆向工程中一个非常重要的问题。不同的测量方式,不但决定了测量本身的精度、速度和经济性,还造成测量数据类型及后续处理方式的不同。根据测量探头是否和零件表面接触,逆向工程中物体表面数字化三维数据的采集方法基本上可以分为接触式(Contact)和非接触式(Non-contact)两种。 接触式包括三坐标测量机(Coordinate Measuring Machining,CMM)和关节臂测量机;而非接触式主要有基于光学的激光三角法、激光测距法、结构光法、图像分析法以及基于声波、磁学的方法等。这些方法都有各自的特点和应用范围,具体选用何种测量方法和数据处理技术应根据被测物体的形体特征和应用目的来决定。目前,还没有找到一种完全使用于工业设计逆向测量方法。各种数据采集方法分类如图1.3所示。 在接触式测量方法中,CMM是应用最为广泛的一种测量设备;CMM通常是基于力-变形原理,通过接触式探头沿样件表面移动并与表面接触时发生变形,检测出接触点的三维坐标,按采样方式又可分为单点触发式和连续扫描式两种。CMM 对被测物体的材质和色泽没有特殊要求,可达到很高的测量精度(±0.5μm),对物体边界和特征点的测量相对精确,对于没有复杂内部型腔、特征几何尺寸多、只有少量特征曲面的规则零件反求特别有效。主要缺点是效率低,测量过程过分依赖于测量者的经验,特别是对于几何模型未知的复杂产品,难以确定最优的采样策略与路径。

图1.3 逆向工程数据采集方法分类

逆向工程

课程名称:逆向工程实践 报告题目:使用Ollydbg破解程序课程教师:何兴高 学院:信息与软件工程学院 姓名:杨博辰 学号:201522220234

一、题目名称 《使用Ollydbg破解程序》 二、题目内容 使用C++语言通过Windows API编写一个登录程序,当用户输入正确的用户名和密码之后,提示登录成功,否则提示登录失败。通过Ollydbg软件进行反汇编,对程序进行破解。程序界面如下图。 三、知识点及介绍。 1.汇编语言介绍 汇编语言(Assembly Language)是面向机器的程序设计语言。在汇编语言中,用助记符(Mnemonics)代替机器指令的操作码,用地址符号(Symbol)或标号(Label)代替指令或操作数的地址,如此就增强了程序的可读性并且降低了编写难度,象这样符号化的程序设计语言就是汇编语言,因此亦称为符号语言。使用汇编语言编写的程序,机器不能直接识别,还要由汇编程序或者叫汇编语言编译器(即汇编器)转换成机器指令。汇编程序将符号化的操作代码组装成处理器可以识别的机器指令,这个组装的过程称为组合或者汇编。因此,有时候人们也把汇编语言称为组合语言。 汇编语言是一种功能很强的程序设计语言,也是利用计算机所有硬件特性并

能直接控制硬件的语言。汇编语言,作为一门语言,对应于高级语言的编译器,需要一个“汇编器”来把汇编语言原文件汇编成机器可执行的代码。高级的汇编器如MASM,TASM等等为我们写汇编程序提供了很多类似于高级语言的特征,比如结构化、抽象等。在这样的环境中编写的汇编程序,有很大一部分是面向汇编器的伪指令,已经类同于高级语言。现在的汇编环境已经如此高级,即使全部用汇编语言来编写windows的应用程序也是可行的,但这不是汇编语言的长处。汇编语言的长处在于编写高效且需要对机器硬件精确控制的程序。 2.C++语言介绍 C++是在C语言的基础上开发的一种通用编程语言,应用广泛。C++支持多种编程范式--面向对象编程、泛型编程和过程化编程。最新正式标准C++14于2014年8月18日公布。其编程领域众广,常用于系统开发,引擎开发等应用领域,是至今为止最受广大受用的最强大编程语言之一,支持类:类、封装、重载等! C++语言的主要特点表现在两个方面,一是尽量兼容C,二是支持面向对象的方法。它操持了C的简洁、高效的接近汇编语言等特点,对C的类型系统进行了改革的扩充,因此C++比C更安全,C++的编译系统能检查出更多的类型错误。另外,由于C语言的广泛使用,因而极大的促进了C++的普及和推广。 3.Windows API介绍 Windows 这个多作业系统除了协调应用程序的执行、分配内存、管理资源…之外,它同时也是一个很大的服务中心,调用这个服务中心的各种服务(每一种服务就是一个函数),可以帮应用程式达到开启视窗、描绘图形、使用周边设备等目的,由于这些函数服务的对象是应用程序(Application),所以便称之为Application Programming Interface,简称API 函数。WIN32 API也就是Microsoft Windows 32位平台的应用程序编程接口。 当WINDOWS操作系统开始占据主导地位的时候,开发WINDOWS平台下的应用程序成为人们的需要。而在WINDOWS程序设计领域处于发展的初期,WINDOWS程序员所能使用的编程工具唯有API函数,这些函数是WINDOWS提供给应用程序与操作系统的接口,他们犹如“积木块”一样,可以搭建出各种界面丰富,功能灵活的应用程序。所以可以认为API函数是构筑整个WINDOWS框

逆向工程中数据处理方法

逆向工程中数据处理方法 机自13103 201315010316 在逆向工程过程中,形状测量是最基本和必要的一步。实际问题中,许多模型具有非常复杂的自由曲面,其设计表达或数学模型的建立是非常困难的,因此,形状测量的速度和精度在逆向工程的全过程中占有很大的比重。实物样件的测量数据通常不能直接用于其三维模型重建,必须将其输入CAD系统或专用逆向工程软件中经过一定的数据处理才能转化为造型所需的数据,称为造型数据【8】。 随着需求和科技的发展,出现了基于光学、声学、电磁学以及机械接触原理的各种测量方法。划分测量方法的依据也很多,逆向工程中的测量方法大体分为接触式、非接触式、逐层扫描数据测量【1-5】。 接触式测量方法是通过物理接触被测样件来获取数据的方法。接触式数据采集方法包括使用基于力的击发原理的触发式数据采集和连续式扫描数据采集、磁场法、超声波法. 接触式数据采集通常使用三坐标测量机。 非接触式数据测量利用光、声、磁等原理进行数据采集,其中光学方法细分有三角形法、测距法、干涉法、结构光法、图像分析法等。非接触式数据采集速度快精度高,排除了由测量摩擦力和接触压力造成的测量误差,避免了接触式测头与被测表面由于曲率干涉产生的伪劣点问题,获得的密集点云信息量大、精度高,测头产生的光斑也可以做得很小,以便探测到一般机械测头难以测量的部位,最大限度地反映

被测表面的真实形状。 逐层扫描数据测量前面介绍的两种方法虽然应用很广,但是存在无法测量物体内部轮廓的缺陷。为了解决这一问题,一个很好的方法就是采用断层数据测量法。目前断层采集法分为非破坏性测量和破坏性测量两种。 由于测量设备的缺陷、测量方法和零件表面质量的影响,通过测量所获得的数据不可避免地引入了误差,尤其是尖锐边和边界附近的测量数据,测量数据中的坏点可能使该点及其周围的曲面片偏离原曲面,所以要对原始点云数据进行预处理. 其主要的处理工作包括:去除噪声点、数据插补、数据平滑、数据精简、数据分割、多视点云的对齐等。 逆向工程中的数字化数据处理系统与常用的CAD/CAM系统相比,有2个显著的不同特点:首先在数据量上,输入的扫描点具有大量数据,并且密度很高,100万个扫描点的数据并非少见;其次是这些点的离散性【10】。因此,逆向工程测量得到的数据量通常被形象地称为点云。 由于测量设备的缺陷、测量方法和零件表面质量的影响,通过测量所获得的数据不可避免地引入了误差,尤其是尖锐边和边界附近的测量数据,测量数据中的坏点可能使该点及其周围的曲面片偏离原曲面,所以要对原始点云数据进行预处理. 其主要的处理工作包括:去除噪声点、数据插补、数据平滑、数据精简、数据分割、多视点云的对齐等。 去除噪声点【6】:无论何种数据采集方式,获得的数据中均存在一

四大汽车逆向工程软件简介

四大汽车逆向工程软件简介 四大逆向工程软件之一:Imageware Imageware 由美国EDS 公司出品,是最著名的逆向工程软件,正被广泛应用于汽车、航空、航天、消费家电、模具、计算机零部件等设计与制造领域。该软件拥有广大的用户群,国外有BMW、Boeing、GM、Chrysler、Ford、raytheon、Toyota 等著名国际大公司,国内则有上海大众、上海交大、上海DELPHI、成都飞机制造公司等大企业。 以前该软件主要被应用于航空航天和汽车工业,因为这两个领域对空气动力学性能要求很高,在产品开发的开始阶段就要认真考虑空气动力性。常规的设计流程首先根据工业造型需要设计出结构,制作出油泥模型之后将其送到风洞实验室去测量空气动力学性能,然后再根据实验结果对模型进行反复修改直到获得满意结果为止,如此所得到的最终油泥模型才是符合需要的模型。如何将油泥模型的外形精确地输入计算机成为电子模型,这就需要采用逆向工程软件。首先利用三坐标测量仪器测出模型表面点阵数据,然后利用逆向工程软件(例如:Imageware surfacer)进行处理即可获得class 1 曲面。 随着科学技术的进步和消费水平的不断提高,其它许多行业也开始纷纷采用逆向工程软件进行产品设计。以微软公司生产的鼠标器为例,就其功能而言,只需要有三个按键就可以满足使用需要,但是,怎样才能让鼠标器的手感最好,而且经过长时间使用也不易产生疲劳感却是生产厂商需要认真考虑的问题。因此微软公司首先根据人体工程学制作了几个模型并交给使用者评估,然后根据评估意见对模型直接进行修改,直至修改到大家都满意为止,最后再将模型数据利用逆向工程软件Imageware 生成CAD 数据。当产品推向市场后,由于外观新颖、

什么是逆向工程

什么是逆向工程? 什么是逆向工程? 不借助于绘图、文档资料或者已有的计算机模型,将一个现有的工件、分总成、或者产品进行复制的过程,被称之为“逆向工程”。该过程通常需要有相应的硬件设备和软件来完成。 什么场合需要逆向工程? ·某一产品的原始制造商不再生产该产品; ·原始产品设计时没有保留合适的文档资料; ·原始制造商已经没有了,但是客户还需要它的产品; ·原始设计的文档资料丢失或者根本就没有; ·某个产品中不好的特征需要重新设计,比如,过度磨损的地方表示该处必须加以改进;·在长时间的使用之后,加强某个产品好的特征; ·分析竞争对手产品好坏特点; ·为改善产品的性能和特点而探索新的方法; ·获得竞争对手的基准测试方法,理解竞争对手的产品来开发更好的产品; ·原有的CAD模型不够支持现有的修改和加工方式; ·原有的供应商不能或者不愿意提供额外的工件; ·原有设备的制造商不愿意或者不能提供替换工件、或者因为唯一的工件来源而漫天要价;·用更现代的、廉价的技术来更新废弃的材料或者过时的加工工艺。 逆向工程的过程: ·明确系统的各个组件以及它们之间的内在联系; ·以另外一种形式或者更高抽象的技术水平,来创建和表示系统;

·建立该系统的物理表达形式。 开始进行逆向工程之前,需要注意的几个重点: 逆向工程通过获取它的物理尺寸、特征和材料特性,可以复制某个现有的工件。在打算进行逆向工程之前,需要进行很好的费用/效益分析以评估逆向工程项目的合理性。典型地讲,如果被复制的东西有高价值,或者可以进行大规模的生产,逆向工程是比较节省费用的,具有较高的性价比。有时候,即使逆向工程不节省费用,但是某一个产品对于整个系统来说有至关重要,对它进行逆向工程操作也是必须的。 使用CAD集成逆向工程概念的产品开发: 机械零件的逆向工程包括使用使用激光扫描头(仪)或者计算机层析(CT)获取三维点云。使用表面点云来表示工件的几何形状是创建参数化表面模型的第一步。使用逆向工程软件从点云创建一个好的三角片网格模型。然后将三角片云图进行整合、光顺和优化,得到干净均匀的高质量三角片模型,然后对模型进行分析并为CAM(计算机辅助加工)产生刀具加工路径。对于某些产品的表面或者部分尺寸要求比较高的,则可以将三角片模型导入CAD软件生成NURBS(非均匀有理样条)曲线或者NURBS曲面做进一步的精炼、分析、修改并生成加工路径。最后CAM生产出物理零件。 技术服务: ·接触和非接触式(激光)扫描; ·物理零件与CAD模型偏差分析; ·尺寸检测和评估; 逆向工程所需的要素: ·数字化或者扫描硬件(转台式扫描机、便携式扫描仪、激光扫描头与三坐标测量机、激光扫描头与关节臂、激光扫描头与雕刻机等); ·云图逆向工程软件(比如NXCLONE、IMAGEWARE(SURFACER)、GOEMAGIC、POLYWORK等)

基于逆向工程的注塑模设计与制造

基于逆向工程的注塑模设计与制造 目录 基于逆向工程的注塑模设计与制造 摘要 引言 1 逆向工程的结构体系 1.1 数据采集 1.2数据处理 1.3 模型重建 2 塑料水壶模具的数字化设计与制造 2.1水壶原型的数据采集 2.2 数据处理 2.3水壶原型的重建 2.4模具零件的生成 2.5模具零件NC程序的生成 3 结论 参考文献 结束语

基于逆向工程的注塑模设计与制造 摘要:将逆向工程技术应用到塑料水壶模具的设计与制造中,通过采用PIX-30三坐标测量仪采集数据,利用UG软件进行数据处理、模型重建、模具设计及自动编程,从而实现注塑模的快速设计与制造。 关键词:逆向工程;UG;注塑模;快速设计;快速制造 引言 在塑料产品的开发过程中,几何造型技术已使用得相当广泛。但由于种种原因,模具企业从厂商接受的技术资料往往并非CAD的模型,而是由复杂的自由曲线曲面组成的实物样件,若采用传统的方法设计制造产品,生产周期长,成本高,无法应对瞬息万变的塑料品市场,而逆向工程(Reverse Engineering)为解决这一难题提供了便利。因此逆向工程作为一门新兴学科越来越受到人们的关注和重视。 传统的设计方法是以功能为基础,通过方案设计、图样设计及产品制造、装配,以获取产品实物作为最终目的,而逆向工程设计是针对现有工件,尤其是复杂不规则的自由曲面,利用3D数字化测量仪,准确、快速地测量出轮廓坐标值,并构建曲面,经编辑、修改后,转至一般的CAD/CAM系统,将原有的实物或影像转化为计算机上的

三维数字化模型,再由CAM产生刀具的NC加工路径并传送至CNC 机床,制作所需模具,或者生成STL文件,用快速原型技术( RP) 将样品模型制作出来。 根据样品的三维数字化模型,可以反复修改模具型面,并自动生成NC加工程序,从而大大提高模具生产效率,降低模具制造成本。逆向工程技术在我国,特别是在注塑行业有着十分广阔的应用前景。 1 逆向工程的结构体系 目前逆向工程的工作流程如图1所示,主要由三部分组成:产品实物外形的数字化、CAD模型重建、产品或模具制造。逆向工程的关键技术是数据采集、数据处理和模型的重建。 图1 逆向工程的流程图 1.1 数据采集 数据采集是逆向工程的第一步,其方法正确与否直接影响实物的二维、三维几何数据,影响到重建的CAD实体模型的质量,并最终影响产品的质量。 逆向工程中的测量方法大体分为接触式与非接触式两类。目前,

逆向工程及其关键技术

逆向工程及其关键技术 院(系)材料科学与工程 专业材料加工工程 学生 学号 2010年5月15日

逆向工程及其关键技术 摘要:随着现代制造业的迅速发展,反求技术在制造领域中的作用日趋重要。它作为一种新的产品设计思想和方法,已越来越广泛地应用于制造领域[1]。通过自动测量机对零件的扫描测量,得到点云,使用逆向造型设计方法,对其进行处理,得到实体模型后,通过工艺分析,生成加工程序代码,对零件进行数控模拟加工[2]。本文对逆向工程中的点云数据获得及输入、点数据的预处理、曲面重构及曲面分析方法进行了详细阐述。 关键字:逆向工程;曲面重构;点云;曲面分析 1 引言 在计算机技术飞速发展的今天,三维几何造型技术已被制造业广泛应用于产品及模具的设计、方案评审、自动化加工制造及管理维护等各个方面。热点模具网在当今市场经济瞬息万变的环境下,能否快速地生产出合乎市场要求的产品已经成为企业成败的关键。而往往我们都会遇到这样的难题,在没有二维工程图纸或三维CAD数据的情况下,工程技术人员没法得到准确的尺寸,制造模具就更无从谈起。另外一方面,随着测量技术的不断发展和对产品检测要求的提高,测量机也广泛地用于企业的质量检测部门。逆向工程成为满足这一需求的利器[3]。 2 逆向工程的系统及其关键技术 2.1 逆向工程的概念 逆向工程[4] (Reverse Engineering)也称反求工程,是指用一定的测量手段对实物或模型进行数据采集,根据测量数据进行计算机三维模型重建过程的总称。相对于传统的产品设计流程即所谓的正向工程而提出的。正向工程是泛指按常规的从概念设计到具体模型,再到成品的生产制造过程。而反求工程是从现有的模型(产品样件、实物模型等)经过一定的手段转化为概念和工程设计模型,如利用三维坐标测量机的测量数据对产品进行数学模型重构,或者直接将这些离散

基于逆向工程的汽车车身的设计制造

一、工作原理 反求技术是利用电子仪器去收集物体表面的原始数据,之后再使用软件,计算出采集数据的空间坐标,并得到对应的颜色。扫描仪是对物体作全方位的扫描、然后整理数据、三维造型、格式转换、输出结果。整个操作过程,可以分为四个步骤: (1)物体数据化: 普遍采用三坐标测量机或激光扫描仪来采集物体表面的空间坐标值。 (2)从采集的数据中分析物体的几何特征: 依据数据的属性,进行分割、再采用几何特征和识别方法来分析物体的设计及加工特征。 (3)物体三维模型重建: 利用CAD软件,把分割后的三维数据作表面模型的拟合,得出实物的三维模型。 (4)检验、修正三维模型。 二、设备、软件、书籍资料 1、Geomagic Studio 由美国Raindrop (雨滴)公司出品的逆向工程和三维检测软件Geom Geomagic Studio软件的使用 agic Studio 可轻易地从扫描所得的点云数据创建出完美的多边形模型和网格,并可自动转换为NURBS 曲面。该软件也是除了Imageware 以外应用最为广泛的逆向工程软件。 Geomagic Studio主要包括Qualify、Shape、Wrap、Decimate、Capture 五个模块。主要功能包括: 自动将点云数据转换为多边形(Polygons) 快速减少多边形数目(Decimate) 把多边形转换为NURBS 曲面 曲面分析(公差分析等) 输出与CAD/CAM/CAE 匹配的文件格式(IGS、STL、DXF等) 1.从CAD数模得到的产品模型 2.将CAD模型读入Geomagic Studio 3.CAD 设计模型与从实际模型扫描所得的点云数据(不同坐标系) 4.扫描数据与CAD模型的自动对合 5.扫描数据与CAD模型的自动对齐 6.误差以彩色图形直观显示 7.用户可标出任意点误差 8. Qualify 的结果可以输出为HTML 格式 2、Surfacer——逆向工程工具和class 1 曲面生成工具

2021年四大逆向工程软件简介

四大逆向工程软件简介 欧阳光明(2021.03.07) Imageware 由美国 EDS 公司出品,是最著名的逆向工程软件,正被广泛应用于汽车、航空、航天、消费家电、模具、计算机零部件等设计与制造领域。该软件拥有广大的用户群,国外有 BMW、Bo eing、GM、Chrysler、Ford、raytheon、Toyota 等著名国际大公司,国内则有上海大众、上海交大、上海 DELPHI、成都飞机制造公司等大企业。 以前该软件主要被应用于航空航天和汽车工业,因为这两个领域对空气动力学性能要求很高,在产品开发的开始阶段就要认真考虑空气动力性。常规的设计流程首先根据工业造型需要设计出结构,制作出油泥模型之后将其送到风洞实验室去测量空气动力学性能,然后再根据实验结果对模型进行反复修改直到获得满意结果为止,如此所得到的最终油泥模型才是符合需要的模型。如何将油泥模型的外形精确地输入计算机成为电子模型,这就需要采用逆向工程软件。首先利用三坐标测量仪器测出模型表面点阵数据,然后利用逆向工程软件(例如:Imageware surfacer)进行处理即可获得 class 1 曲面。 随着科学技术的进步和消费水平的不断提高,其它许多行业也开始纷纷采用逆向工程软件进行产品设计。以微软公司生产的鼠标器为例,就其功能而言,只需要有三个按键就可以满足使用需要,但是,怎样才能让鼠标器的手感最好,而且经过长时间使用也不易

产生疲劳感却是生产厂商需要认真考虑的问题。因此微软公司首先根据人体工程学制作了几个模型并交给使用者评估,然后根据评估意见对模型直接进行修改,直至修改到大家都满意为止,最后再将模型数据利用逆向工程软件 Imageware 生成 CAD 数据。当产品推向市场后,由于外观新颖、曲线流畅,再加上手感也很好,符合人体工程学原理,因而迅速获得用户的广泛认可,产品的市场占有率大幅度上升。 Imageware 逆向工程软件的主要产品有: Surfacer——逆向工程工具和 class 1 曲面生成工具 Verdict——对测量数据和CAD数据进行对比评估 Build it——提供实时测量能力,验证产品的制造性 RPM——生成快速成型数据 View——功能与 Verdict 相似,主要用于提供三维报告 Imageware 采用 NURB 技术,软件功能强大,易于应用。Imag eware 对硬件要求不高,可运行于各种平台:UNIX 工作站、PC 机均可,操作系统可以是 UNIX、NT、Windows95 及其它平台。 Imageware 由于在逆向工程方面具有技术先进性,产品一经推出就占领了很大市场分额,软件收益正以 47% 的年速率快速增长。 Surfacer 是 Imageware 的主要产品,主要用来做逆向工程,它处理数据的流程遵循点——曲线——曲面原则,流程简单清晰,软件易于使用。其流程如下:

逆向工程及其应用

逆向工程及其应用 一、什么是逆向工程 随着科技的发展和人们生活水平的提高,产品的性能和外形发生了很大的改变,原来粗大笨重的产品,正在被小巧玲珑,造型别致的产品所代替,工业产品设计正在成为一种热门的行业,根据人机工程学和美学原理设计的各种使用方便、线条流畅的产品,如轿车、家用电器等,随处可见,这些产品一般都是由一些空间自由曲面组成的,用传统的方法很难设计、制造出来;为了设计、制造这类产品和相应的工装具,必须使用CAD/CAM,多轴加工中心等先进技术,现代逆向工程技术就是在这祥的背景下产生的。 逆向工程RE (Reverse Engineering,也称反求工程),是对产品设计过程的一种描述。在工程技术人员的一般概念中,产品设计过程是一个从无到有的过程,即设计人员首先在大脑中构思产品的外形、性能和大致的技术参数等,然后通过绘制图纸建立产品的三维数字化模型,最终将这个模型转人到制造流程中,完成产品的整个设计制造周期。这样的产晶设计过程珊们欢去“正向设计”过程。 逆向工程产品设计过程如图一所示,可以认为是一个“从有到无”的过程。简单地说,逆向工程产品设计就是根据已经存在的产品模型,反向推出产品设计数据(包括设计图纸或数字模型)的过程;它针对现有的工件(样品或模型)利用3D数字化量测仪器准确、快速的测量出工件的轮廓坐标,并加以编辑、修改、建构曲面后,传至一般的CAD/CAM系统.再由CAM软件产生刀具的NC加工路径送至CNC加工机床,制作出所需模具,或者送到快速原型成型机,将样品模型制作出来。逆向工程在某些方面很像我们常说的“仿制”;可以说,在我国正在成为世界制造中心的今天,逆向工程将大有用武之地。

基于逆向工程的快速成型技术应用

基于逆向工程的快速成型技术应用探讨 作者:机电学院工业设计雾蒙蒙 【摘要】本文主要介绍了逆向工程的快速成型技术应用流程,并重点对导流罩作为实物原形,分析了快速成型技术及快速制模在逆向工程中的应用,以及零件快速成型和模具加工制造等关键技术的研究与探讨。 【关键词】逆向工程导流罩模具加工制造质量评析 逆向工程是对产品设计过程的一种描述。在工程技术人员的一般概念中,产品设计过程是一个从设计到产品的过程,即设计人员首先在大脑中构思产品的外形、性能和大致的技术参数等,然后在详细设计阶段完成各类数据模型,最终将这个模型转入到研发流程中,完成产品的整个设计研发周期。这样的产品设计过程我们称为“正向设计”过程。逆向工程产品设计可以认为是一个从产品到设计的过程。简单地说,逆向工程产品设计就是根据已经存在的产品,反向推出产品设计数据(包括各类设计图或数据模型)的过程。从这个意义上说,逆向工程在工业设计中的应用已经很久了。比如早期的船舶工业中常用的船体放样设计就是逆向工程的很好实例。随着计算机技术在各个领域的广泛应用,特别是软件开发技术的迅猛发展,基于某个软件,以反汇编阅读源码的方式去推断其数据结构、体系结构和程序设计信息成为软件逆向工程技术关注的主要对象。软件逆向技术的目的是用

来研究和学习先进的技术,特别是当手里没有合适的文档资料,而你又很需要实现某个软件的功能的时候。也正因为这样,很多软件为了垄断技术,在软件安装之前,要求用户同意不去逆向研究。逆向工程的实施过程是多领域、多学科的协同过程。 本文以导流罩作为实物原形,分析了快速成型技术及快速制模在逆向工程中的应用。该项技术大大缩短了新产品的开发和上市周期,实现了产品质量和实际效益的双提高。逆向工程又称为反求工程,通常用于仿制没有设计图样文件的产品,是对存在的实物模型进行测量,并根据测得的数据重构出数据模型,从而进行分析、修改、检验、加工,然后制造出产品的过程。传统设计和制造是从图样到零件,而逆向工程的设计是从零件或实物原形到图样。在产品开发过程中,由于形状复杂,其中包含许多空间曲面很难直接建立数据模型,常常需要以实物模型(样件)为依据或参考原型进行仿型、改型或造型设计。 导流罩是具有复杂空间曲面的对称配合塑料零件,其材质为ABS。由于零件没有图样和数据模型,同时需要检验对称两个零件的配合情况是否满足使用要求,以及产品设计合格后需要进行模具的设计制造和零件的批量生产。在只有零件的一个样件的情况下,采用逆向工程的思路,应用快速成型技术及快速制模技术修整零件模型,在零件的形状、尺寸确定之后进行模具的设计制造,再利用模具进行零件的批量生产。 一、零件快速成型

逆向工程技术的应用

逆向工程技术的应用 仿制、仿造已经成为了我国一部分企业的固定生产方式,针对市场热门产品的仿造品屡见不鲜,逆向工程的广泛应用在其中起到了不可忽视的作用。于是,经常有人将逆向工程和非法仿制联系在一起,甚至提出了知识产权保护等法律层面的问题。实际上,逆向工程代表了一种非常高效的产品设计思路和方法。本文从逆向工程设计的概念出发,阐述了现代制造业中逆向工程的概念以及逆向工程在模具制造等行业中的作用。本文对于我们正确认识逆向工程技术有一定的意义。 一、引言 在国外,逆向工程已经作为一种先进的设计方法被引入到新产品的设计开发工作中。我国也有许多企业应

用逆向工程技术,对竞争对手的产品进行改进,以避开艰苦的原型设计阶段,这是一种产品的再设计过程。所谓产品再设计,就是通过观察和测试某一种产品,对其进行初始化,然后拆开产品,逐一分析单个零件的组成、功能、装配公差和制造过程。这些工作的目的就是要充分理解产品的制造过程,并以此为基础在子系统和零件层面上,优化设计出一种更好的产品。美国的许多工程学院开设了逆向工程课程,教授学生用再设计代替原型设计,作为解决设计问题的一种方法。近年来,在汽车、电子产品等领域人们越来越多地采用逆向工程技术,来部分替代使用多年的原型设计方法。 二、逆向工程的概念 逆向工程(Reverse Engineering,RE)是对产品设计过程的一种描述。在工程技术人员的一般概念中,产品设计过程是一个从无到有的过程:设计人员首先构思产品的外形、性能和大致的技术参数等,然后利用CAD技术建立产品的三维数字化模型,最终将这个模型转入制造流程,完成产品的整个设计制造周期。这样的产品设计过程我们可以称之为“正向设计”。

第一章:什么是逆向工程

第一章:什么是逆向工程 一、什么是逆向工程? 逆向工程是通过编译的二进制文件,尝试重建(或简单理解)程序原始的工作方法。程序员最初在写程序时,一般使用像C++、VB、God forbid、Delphi 等高级语言。因为计算机本身不能够理解这些语言,所以程序员所写的代码需要被组装成特定的更机器化的格式,也就是计算机所能理解的格式。这个足够原始的代码被叫做机器语言。对人类而言这些代码不太友好,经常需要耗费大量的脑力才能准确的明白程序员的思想。 二、逆向工程是干什么的? 逆向工程能够被用于计算机科学的很多领域,不过这里有几个通用分类: ●它使得与历史遗留代码(就是已经没有了源代码)进行交互成为可能 ●打破拷贝保护(即打动你的朋友和省钱) ●研究病毒和恶意软件 ●评估软件质量和稳健性 ●向软件中添加功能 第一个分类就是当源代码不可用时,通过逆向工程编码与已存在的二进制程序进行交互。关于这个我不会讨论太多,因为它太枯燥了。 分类二(也是最大的)是打破拷贝保护。就是禁用限时试用限制,干掉注册,以及免费获得商业软件的其他所有功能。这方面我们会进行大量的讨论。 分类三是学习病毒和恶意软件代码。之所以需要逆向工程,是因为没有几个病毒编写者会向外说出他是如何编写的代码,应该具有什么功能,以及怎样完成这些功能(除非他们真的很愚蠢)。这真是一个让人兴奋的领域,不过这也需要大量的知识。现在我们不会讨论太多,具体的都在后面章节。 分类四是评估软件安全和漏洞。当创建大型应用(想想Windows操作系统),逆向工程被用来确保系统不会包含任何主要的漏洞、安全缺陷。坦率的说,是让破解者破解软件时尽可能的困难。 最后一个分类是向现有软件中添加功能。就我个人来说,我认为这是最有趣的地方之一。不喜欢你的网站设计软件中的图片?换掉它们。想在你最喜欢的字处理软件中添加一个加密文档的菜单项?那就加上。想要在windows计算器中添加一个损人的消息框去无止尽的作弄你的同事?那就干他一票。在后面的系列中我们将进入这个世界。 三、需要什么知识?

逆向工程一般的步骤

在产品的开发及制造过程中,几何造型技术已使用得相当广泛。但是,由于种种原因,仍 有许多产品并非由CAD模型描述,设计和制造者面对的是实物样件。为了适应先进制造技术的发展,需要通过一定途径,将这些实物转化为CAD模型,使之能利用CAD、CAM等 先进技术进行处理。目前,与这种从实物样件获取产品数学模型技术相关的技术,已发展 成为CAD、CAM中的一个相对独立的范畴,称为“反求工程”(Reverse Engineering)。通过反求工程复现实物的CAD模型,使得那些以实物为制造基础的产品有可能在设计与制造的过程中,充分利用CAD、CAM等先进技术。由于反求工程的实施能在很短的时间内准确、可*地复制实物样件,因此反求工程成为当前企业先进制造技术的热门话题之一。利用一些非专业的逆向设计软件(如:UG、Pro/ENGINEER、CATIA等)和一些专业的逆向设计软 件(如:Surfacer、CopyCAD、Trace等)进行逆向造型是现阶段反求工程在企业应用的典型例子。

由于公司新产品开发需要,笔者利用UG软件进行零件的反求在外形复杂的汽车冲压件的逆向造型设计中取得较好应用效果。我们选择的测量设备是英国LK公司的三坐标测量机,可以用来测量特征的空间坐标、扫描剖面、测量分型线以及轮廓线。此设备获得点的数据 量不像激光扫描仪扫描的那么大,所以用一些非专业的逆向设计软件是很合适的。UG的逆向造型遵循:点→线→面→体的一般原则。一、测点测点之前规划好该怎么打点。由设计 人员提出曲面打点的要求。一般原则是在曲率变化比较大的地方打点要密一些,平滑的地 方则可以稀一些。由于一般的三坐标测量机取点的效率大大低于激光扫描仪,所以在零件 测点时要做到有的放矢。值得注意的是除了扫描剖面、测分型线外,测轮廓线等特征线也 是必要的,它会在构面的时候带来方便。

二、连线(1)点整理连线之前先整理好点,包括去误点、明显缺陷点。同方向的剖面点放在同一层里,分型线点、孔位点单独放一层,轮廓线点也单独放一层,便于管理。通常这个 工作在测点阶段完成,也可以在UG软件中完成。一般测量软件可以预先设定点的安放层,一边测点,一边整理。

(2)点连线连分型线点尽量做到误差最小并且光顺。因为在许多情况下分型线是产品的装 配结合线。对汽车、摩托车中一般的零件来说,连线的误差一般控制在0.5mm以下。连线要做到有的放矢,根据样品的形状、特征大致确定构面方法,从而确定需要连哪些线条, 不必连哪些线条。连线可用直线、圆弧、样条线(spline)。最常用的是样条线,选用“through point”方式。选点间隔尽量均匀,有圆角的地方先忽略,做成尖角,做完曲面后再倒圆角。(3)曲线调整因测量有误差及样件表面不光滑等原因,连成spline的曲率半径变化往往存在突变,对以后的构面的光顺性有影响。因此曲线必须经过调整,使其光顺。调 整中最常用的一种方法是Edit Spline,选Edit pole选项,利用鼠标拖动控制点。这里有许 多选项,如限制控制点在某个平面内移动、往某个方向移动、是粗调还是细调以及打开显 示spline的“梳子”开关等。另外,调整spline经常还要用到移动spline的一个端点到另一 个点,使构建曲面的曲线有交点。但必须注意的是,无论用什么命令调整曲线都会产生偏差,调整次数越多,累积误差越大。误差允许值视样件的具体要求决定。三、构面运用各 种构面方法建立曲面,包括Though Curve Mesh、Though Curves、Rule、Swept、From point cloud 等。构面方法的选择要根据样件的具体特征情况而定。笔者最常用的是

逆向工程技术及其发展现状

摘要 与CAD/CAM系统在我国几十年的应用时间相比,逆向工程技术为企业所接受只有十几年甚至几年的时间。时间虽短,但是逆向工程技术广阔的应用前景和对企业竞争力的巨大推动作用,已经引起了很多企业的关注。 逆向工程实现了从实际物体到几何建模的直接转换。逆向工程技术涉与计算机图形学、计算机图像处理、微分几何、概率统计等学科。本文介绍了逆向工程的基本概念,重点分析的逆向工程技术过程,阐述了现代制造业中逆向工程的的发展前景以与逆向工程技术的重要应用领域。本文对于我们正确认识逆向工程技术有一定的意义。 【关键词】逆向工程CAD/CAM solidworks surfacer 反向工程、建模

目录 1 逆向工程简介 (1) 1.1逆向工程介绍............................. 错误!未定义书签。 1.2 逆向工程的应用 (3) 2 逆向工程应用实例 (6) 3 逆向工程的其他应用领域 (7) 参考文献 (8)

1 逆向工程介绍 1. 逆向工程的概念 逆向工程(Reverse Engineering,RE)是对产品设计过程的一种描述。在工程技术人员的一般概念中,产品设计过程是一个从无到有的过程:设计人员首先构思产品的外形、性能和大致的技术参数等,然后利用CAD技术建立产品的三维数字化模型,最终将这个模型转入制造流程,完成产品的整个设计制造周期。这样的产品设计过程我们可以称之为“正向设计”。逆向工程则是一个“从有到无”的过程。简单地说,逆向工程就是根据已经存在的产品模型,反向推出产品的设计数据(包括设计图纸或数字模型)的过程。 随着计算机技术在制造领域的广泛应用,特别是数字化测量技术的迅猛发展,基于测量数据的产品造型技术成为逆向工程技术关注的主要对象。通过数字化测量设备(如坐标测量机、激光测量设备等)获取的物体表面的空间数据,需要经过逆向工程技术的处理才能获得产品的数字模型,进而输送到CAM系统完成产品的制造。因此,逆向工程技术可以认为是“将产品样件转化为CAD模型的相关数字化技术和几何模型重建技术”的总称。 逆向工程软件部分品牌包括Surfacer(Imageware)、ICEM、CopyCAD、Rapid Form等。逆向软件的演进约略可区分为三个阶段。十一年前在逆向工程上,只能运用CATIA等CAD/CAM高阶曲面系统。市场后来发展出两套主流产品约在七、八年前技术成熟,广为业界引用。到最近四年来,发展

逆向工程技术在模具中的应用

《逆向工程》

逆向工程在模具设计中的运用 在现代工业生产中,(60-90)%的工业产品需要使用模具,模具工业已经成为工业发展的基础。由于有的时候商家给我们设计者的仅仅是一个产品要我们完成模具到产品的整个设计流程.如果产品的形状很复杂,而且又主要由曲面构成,这时用传统的方法去分析设计模具会存在很大的困难,此时逆向工程技术在这样的模具设计制造中得到了广泛的应用。逆向工程技术在模具设计制造中的应用主要包含根据实物样件制造模,模具的修改定型,以样本模具为对象的消化吸收,损坏或磨损模具的还原,回弹检测与质量控制。逆向工程技术是基于实物测量进行反求建模,再结合CAD/CAE/CAM技术实现实物样件的快速建模、分析与制造,其应用前景已经为工程技术人员所关注,在模具行业中体现出了重要的应用价值。但目前,虽然商用的逆向工程软件类型很多,但是在实际设计中,专门的逆向工程设计软件还存在着较大的局限性,在机械设计领域中,集中表现为软件智能化低;建模过程主要依靠人工干预,设计精度不够高;集成化程度低等问题。在具体工程设计中,—般采用几种软件配套使用、取长补短的方式。为此,在实际建模过程中,建模人员往往采用“正向+逆向”的建模模式,即:在正向CAD软件的基础上,配备专用的逆向造型软件,如Imageware、Geomagic等。在逆向软件中先构建出模型的特征线,而后把这些线导入到正向CAD系统中,由正向CAD系统来完成曲面的重建。 传统汽车覆盖件模具的设计制造方法对于自行设计研制的车型来说,覆盖件是雕塑师手工制作的产品,这样的样件不可避免地存在缺陷。有时,也会利用覆盖件样件直接进行仿形加工。而仿形则会将样件上的缺陷全部复制到模具上,其最终产品也继承了样件的全部缺点,造成覆盖件外观光顺性差、准确度低、协调性差。另外传统的模具制造方法手工修模量大,间隙不均匀,需反复修模试模,质量不稳定,加工周期长。如果采用数控设备加工模具,为检验数控刀轨的正确性,还要进行蜡模试切。传统方法致命弱点是生成的模具型腔不具备修改性及重新设计的能力。基于CAD/CAM系统的设计制造方法采用CAD/CAM一体化技术是模具设计制造的要求,可以有效地改善传统方法的不足,由CAD建立的产品模型可以直接生成数控指令,通过DNC接口实现与机床间的数据通讯,使生产中原来用外形模拟传递改变为用数据量传递,使设计与制造环节直接沟通。而且可以在CAD系统中进行外观分析、产品装配、检查配合部件的干涉,对数控加工过程进行仿真,检查加工过程和干涉,实现产品的设计和修改。因此,可以大大降低手工劳动量,缩短新产品研制周期,显著提高产品质量。将CAD/CAM技术应用于LZ6460乘用车顶盖模具的制造,其制造依据是数学模型,因此得到的制件产品外观光顺、美观、对称、配合轮廓线准确度高,协调性好,修改方便. 1逆向工程在汽车覆盖件-汽车前围板模具设计中的运用 1)首先对前围板进行数字扫描,前围板是带有自由曲面的异形件,测量的关键是自由曲面的测量.在实际测量中采用了德国GOM公司的ATOS光学扫描仪对前围板进行测量,在测量的时候为了得到准确的产品边界,我们多测量了与前围板相连的两个侧板,这样为后面的CAD模型重建提供了参考.

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