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逆向工程技術(shù)Reverse Engineering)．是20世紀80年代后期出現在先進(jìn)制造領(lǐng)域里的新技術(shù)。與傳統的“產(chǎn)品概念設計一產(chǎn)品CAD模型一產(chǎn)品(物理模型)”的正向工程不同，逆向工程首先對實(shí)物原型進(jìn)行數據采集，經(jīng)過(guò)數據處理和曲面重構等過(guò)程，構造出實(shí)物的三維模型，然后再對原型進(jìn)行復制或在原型基礎上進(jìn)行再設計，實(shí)現創(chuàng )新。

　　數據預處理

　　實(shí)際測量當中由于各種人為及隨機因素的影響，測量結果會(huì )不可避免的引入數據誤差，尤其是在尖銳邊緣和產(chǎn)品邊界附近的測量數據和測量數據中的壞點(diǎn)可能使該點(diǎn)及其周?chē)那嫫x原曲面。如果直接使用測量后的數據用于曲線(xiàn)、曲面造型，勢必會(huì )造成重構曲面不能滿(mǎn)足精度要求．對于那些測量誤差太大的無(wú)效測量點(diǎn)數據，會(huì )導致擬合后的曲面發(fā)生干涉、翹曲等變形，甚至導致曲面無(wú)法擬合。因此，在進(jìn)行曲面重構之前必須對點(diǎn)云數據進(jìn)行預處理。點(diǎn)云數據的預處理內容主要包括六個(gè)方面：格式轉換；數據過(guò)濾及平滑；分塊數據整合對齊；球頭半徑補償；數據精簡(jiǎn)；數據分割等，然后通過(guò)適當的算法，把這些經(jīng)過(guò)處理的數據擬合成CAD模型。

　　用三坐標測量機進(jìn)行接觸式測量時(shí)，得到的數據是測頭中心的坐標值，而并非測頭與被測件接觸點(diǎn)的坐標值。在測量過(guò)程中，由于測頭的運動(dòng)方向和被測曲面的法線(xiàn)方向不一致．故在確定實(shí)際被測件輪廓的各點(diǎn)坐標時(shí)。需要進(jìn)行測頭半徑的補償。測頭半徑補償常用的方法有：微平面法、三點(diǎn)共圓法、擬合補償法、直接計算法和三角網(wǎng)絡(luò )法。而通過(guò)激光掃描設備得到的點(diǎn)云數據不同于接觸式數據．一般得到的數據可達到幾萬(wàn)到幾十萬(wàn)個(gè)點(diǎn)。甚至更多；它不僅會(huì )使計算量加大，還會(huì )影響曲面的光順性．因此必須對這些點(diǎn)云數據進(jìn)行精簡(jiǎn)。有關(guān)數據精簡(jiǎn)的算法很多．主要有：*大允許偏差精減法、均勻網(wǎng)格法與非均勻網(wǎng)格法。

　　曲面重構

　　在逆向工程中．實(shí)物的三維模型重建是整個(gè)過(guò)程*關(guān)鍵、*復雜的一環(huán)，而曲面重構又是這一環(huán)節中的核心部分。目前．在對實(shí)物的逆向工程的過(guò)程中，大致有三種曲面重構方法：一種是基于三角Bezier曲面為基礎的曲面構造方法：第二種是以B—Spline或NURBS曲面為基礎的曲面構造方法：第三種是以多面體方式來(lái)描述曲面物體。

　　曲面重構中通常先對離散數據點(diǎn)參數化?？梢愿鶕祿c(diǎn)塊的邊界構造初始曲面，對應各數據點(diǎn)在曲面上的相對位置，從而計算機出其各自的參數(u，v)的分布，使各數據點(diǎn)成為曲面片真正的節點(diǎn)。然后對各節點(diǎn)進(jìn)行順序排列，包括節點(diǎn)次序、節點(diǎn)編號和節點(diǎn)參數化值，在此基礎上進(jìn)行下步處理。

　　CAD模型重構

　　經(jīng)過(guò)曲面重構后，得到的模型為曲面模型．而進(jìn)行后續的制造或進(jìn)行有限元分析所需要的模型必須為有厚度的、有質(zhì)量的實(shí)體模型，因此一般要將曲面模型輸入到CAD軟件中轉換成實(shí)體模型。

　　在CAD軟件中的幾何模型重構一般分為兩種方法：

　　1、掃描時(shí)，將零件的外形數據全部獲取。然后再RE軟件中，將零件的外形全部擬合重構出來(lái)。中央將其模型數據輸入到CAD軟件中，經(jīng)數據修復后，則只需要進(jìn)行實(shí)體化，將曲面模型轉換成有厚度的、有質(zhì)量的曲面模型。例如，在PROE中對曲面模型進(jìn)行實(shí)體化只需點(diǎn)選輸入的IGES的曲面模型，然后使用Solidify命令．使曲面模型變成一個(gè)實(shí)體模型．或使用Thicken命令，使曲面模型變成一個(gè)有一定厚度的實(shí)體模型。

　　2、著(zhù)零件的外形一部分為復雜自由曲面特征．則只需對這復雜自由曲面部分，采用逆向工程處理，然后將其輸入到CAD軟件中，使用CAD軟件中的造型技術(shù)將這個(gè)零件的幾何實(shí)體模型繪制出來(lái)。

　　結束語(yǔ)

　　逆向工程技術(shù)以其獨有的特點(diǎn)已廣泛應用于機械產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)、模具的設計、舊零件的還原等許多方面，逆向工程測量測繪目前來(lái)說(shuō)還存在較大的局限性。在機械設計領(lǐng)域中，集中表現為軟件智能化低；點(diǎn)云數據的處理方面功能弱；建模過(guò)程主要依靠人工干預、設計精度不夠高；集成化程度低等。隨著(zhù)測鼉設備和軟件智能化的發(fā)展．將來(lái)有望形成集成化逆向工程系統，以軟件的智能化來(lái)代替人工干預的不足。