逆向工程技術(shù)及其應(yīng)用

第一章 緒論

第一節(jié) 概述

第二節(jié) 逆向工程的定義

第三節(jié) 逆向工程的工作流程

第四節(jié) 逆向工程的應(yīng)用領(lǐng)域

第二章 逆向工程測量系統(tǒng)

第一節(jié) 概述

第二節(jié) 接觸式測量

一、三坐標(biāo)測量機(jī)的原理

二、三坐標(biāo)測量機(jī)的組成

三、三坐標(biāo)測量機(jī)的分類

四、三坐標(biāo)測量機(jī)的測頭

五、測量過程

六、實(shí)物分解

七、測量誤差的影響因素

八、接觸式測量的優(yōu)、缺點(diǎn)

第三節(jié) 非接觸式測量

一、非接觸式測量的分類

二、ATOS激光掃描測量系統(tǒng)

三、非接觸式測量的優(yōu)、缺點(diǎn)

第四節(jié) 數(shù)據(jù)測量的各種方式的比較

第五節(jié) 數(shù)據(jù)測量的誤差分析

第六節(jié) 小結(jié)

第三章 數(shù)據(jù)預(yù)處理

第一節(jié) 概述

第二節(jié) 多視點(diǎn)云的對(duì)齊

一、對(duì)齊問題的提出

二、基于三基準(zhǔn)點(diǎn)的對(duì)齊方法

三、多視數(shù)據(jù)對(duì)齊的誤差分析

第三節(jié) 數(shù)據(jù)平滑、精簡及誤差點(diǎn)的識(shí)別和去除

一、誤差點(diǎn)的識(shí)別和去除

二、數(shù)據(jù)平滑

三、數(shù)據(jù)精簡

第四節(jié) 數(shù)據(jù)分塊

一、數(shù)據(jù)分塊方法

二、散亂數(shù)據(jù)的自動(dòng)分割

第五節(jié) 小結(jié)

第四章 三維模型重構(gòu)

第一節(jié) 緒論

第二節(jié) 曲線、曲面數(shù)學(xué)模型

第三節(jié) 曲線擬合造型

一、曲線擬合（插值與逼近）概念

二、參數(shù)曲線、曲面插值與逼近

三、B樣條曲線插值與逼近

四、曲線編輯

五、基于曲線的曲面重構(gòu)

第四節(jié) 曲面片直接擬合造型

一、基于有序點(diǎn)的B樣條曲面插值

二、B樣條曲面逼近

三、對(duì)任意測量點(diǎn)的B樣條曲面逼近

四、曲面編輯

第五節(jié) 模型質(zhì)量評(píng)價(jià)

一、參數(shù)曲線的幾何連續(xù)性定義

二、參數(shù)曲面的幾何連續(xù)性定義

三、曲線、曲面光順評(píng)價(jià)和處理

第六節(jié) 小結(jié)

第五章 逆向工程系統(tǒng)

第一節(jié) 概述

第二節(jié) 逆向工程系統(tǒng)框架

一、逆向工程系統(tǒng)的特點(diǎn)

二、逆向工程系統(tǒng)框架

第三節(jié) 逆向工程系統(tǒng)

一、數(shù)字化及數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)

二、模型重建子系統(tǒng)

三、產(chǎn)品制造子系統(tǒng)

第四節(jié) 逆向工程系統(tǒng)與產(chǎn)品創(chuàng)新

第五節(jié) 基于逆向工程的產(chǎn)品快速開發(fā)

第六章 Imageware及逆向一般流程

第一節(jié) Imageware簡介

第二節(jié) Imageware模塊

一、基礎(chǔ)模塊

二、點(diǎn)處理模塊

三、曲線、曲面模塊

四、多變形造型模塊

五、檢驗(yàn)?zāi)K

六、評(píng)估模塊

第三節(jié) Imageware數(shù)據(jù)處理流程

一、點(diǎn)處理過程

二、曲線創(chuàng)建過程

三、曲面創(chuàng)建過程

第四節(jié) 逆向工程的要求

第七章 Imageware常用命令

第一節(jié) Edit菜單

第二節(jié) Create菜單

第三節(jié) Construct菜單

第四節(jié) Modify菜單

第五節(jié) Evaluate菜單

第八章 Imageware曲線、曲面基礎(chǔ)

第一節(jié) 曲線建構(gòu)與分析

一、曲線的基本元素

二、曲線創(chuàng)建

三、曲線編輯

四、注意點(diǎn)

第二節(jié) 曲面建構(gòu)與分析

一、曲面元素

二、常用功能

三、具體用法

四、小結(jié)

第九章 對(duì)齊與定位

第一節(jié) 引言

第二節(jié) 配對(duì)定位的形式

一、點(diǎn)對(duì)正

二、線對(duì)正

三、方向?qū)φ?

四、向線對(duì)正

五、定線對(duì)正

六、平面對(duì)正

第三節(jié) 幾項(xiàng)常用的功能

一、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)式對(duì)齊

二、最佳擬合式對(duì)齊

三、逐步模式定位（Stepwise Registration）

四、混合式對(duì)齊（Mixed Mode Registration）

五、SPT模式定位（SPT Registration）

六、編輯定位動(dòng)作

第十章 范例

第一節(jié) 車座

一、查看點(diǎn)云信息

二、求解對(duì)稱面，將點(diǎn)云擺放在基準(zhǔn)面上

三、邊界線的創(chuàng)建

四、中間控制曲線的創(chuàng)建

五、中間架構(gòu)線的創(chuàng)建

六、曲面的創(chuàng)建

七、小結(jié)

第二節(jié) 手柄

一、查看點(diǎn)云信息

二、底部曲面的創(chuàng)建

三、頂部曲面的生成

四、創(chuàng)建中間曲面

五、過渡曲面的建立

六、小結(jié)

第三節(jié) 鞋楦

一、鞋楦底面的構(gòu)建

二、側(cè)邊和底部曲面的架構(gòu)線的建立

三、側(cè)邊和底部曲面的重構(gòu)

第四節(jié) 車身A級(jí)曲面

一、側(cè)圍面的生成

二、構(gòu)建曲線

三、創(chuàng)建輪艙凸緣曲面

四、小結(jié)

第五節(jié) 手機(jī)

一、點(diǎn)云信息

二、上、下表面的建立

三、周邊曲面的創(chuàng)建

四、按鈕和屏幕的創(chuàng)建

五、天線的創(chuàng)建

六、最終模型

第十一章 實(shí)用技巧

第一節(jié) 不規(guī)則邊界曲面的處理

一、三角面的處理

二、五邊面的處理

三、六邊面的處理

四、小結(jié)

第二節(jié) 對(duì)稱零件的處理

一、對(duì)稱產(chǎn)品重建的方法

二、對(duì)稱平面特征重建

第十二章 汽車儀表板的逆向設(shè)計(jì)

第一節(jié) 前期準(zhǔn)備

第二節(jié) 數(shù)據(jù)獲取

第三節(jié) 數(shù)據(jù)預(yù)處理

第四節(jié) 曲面重構(gòu)

第五節(jié) 三維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

第六節(jié) 小結(jié)2100433B

本書首先講述了逆向工程的內(nèi)涵及應(yīng)用領(lǐng)域、逆向工程測量系統(tǒng)與方法、點(diǎn)云數(shù)據(jù)預(yù)處理、三維模型重構(gòu)、逆向工程系統(tǒng)等逆向工程理論基礎(chǔ)，然后重點(diǎn)講解了著名逆向工程軟件Imageware，主要內(nèi)容有：Imageware一般流程、功能模塊、常用命令、曲線曲面基礎(chǔ)、對(duì)齊與定位以及大量典型范例與實(shí)用技巧，最后以汽車儀表板為綜合實(shí)例講述了汽車儀表板的逆向工程開發(fā)過程。

本書按照逆向工程技術(shù)實(shí)際應(yīng)用的具體流程，通過7個(gè)項(xiàng)目實(shí)例詳細(xì)講解了正向設(shè)計(jì)和逆向設(shè)計(jì)的區(qū)別、不同測量設(shè)備和逆向造型軟件的具體使用技巧及逆向造型的設(shè)計(jì)特點(diǎn)。各項(xiàng)目根據(jù)逆向設(shè)計(jì)的不同階段采用不同的軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，充分結(jié)合了市面上現(xiàn)有逆向造型軟件的優(yōu)點(diǎn)，避免了只用一種軟件進(jìn)行逆向設(shè)計(jì)的弊端 。本書可作為CAD/CAM等機(jī)械類專業(yè)高職高專學(xué)生綜合技能實(shí)訓(xùn)的教材，也可作為從事CAD/CAM的工程技術(shù)人員的參考用書

項(xiàng)目1了解逆向工程技術(shù)1

1.1逆向工程技術(shù)簡介1

1.2逆向工程技術(shù)的工作流程2

1.3逆向工程技術(shù)常用軟件3

1.3.1基于正向的CAD/CAE/CAM系統(tǒng)軟件3

1.3.2專用的逆向造型軟件5

1.4逆向工程技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)8

1.4.1數(shù)據(jù)采集技術(shù)8

1.4.2曲面重構(gòu)技術(shù)11

1.5逆向工程技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域14

項(xiàng)目2基于常規(guī)測量方式的零件三維建模19

2.1常規(guī)測量工具及其使用方法19

2.1.1游標(biāo)卡尺19

2.1.2高度游標(biāo)卡尺20

2.1.3千分尺(螺旋測微器)21

2.1.4萬能角度尺23

2.1.590°寬座角尺25

2.1.6半徑規(guī)(R規(guī))25

2.1.7平板26

2.1.8量塊27

2.1.9塞尺27

2.2計(jì)算機(jī)機(jī)箱塑料支架的測量28

2.2.1計(jì)算機(jī)機(jī)箱塑料支架結(jié)構(gòu)分析28

2.2.2測量步驟與方法29

2.2.3產(chǎn)品各尺寸測量結(jié)果33

2.3計(jì)算機(jī)機(jī)箱塑料支架實(shí)體造型設(shè)計(jì)34

2.3.1新建支架模型文件34

2.3.2外形輪廓特征構(gòu)建35

2.3.3臺(tái)階特征構(gòu)建36

2.3.4側(cè)面板特征構(gòu)建38

2.3.5安裝孔特征構(gòu)建40

2.3.6兩端吊耳特征構(gòu)建41

2.4拓展訓(xùn)練43

項(xiàng)目3基于三坐標(biāo)測量技術(shù)的數(shù)據(jù)采集44

3.1三坐標(biāo)測量機(jī)簡介44

3.1.1三坐標(biāo)測量機(jī)的歷史與發(fā)展44

3.1.2三坐標(biāo)測量機(jī)的測量原理45

3.1.3三坐標(biāo)測量機(jī)的組成和結(jié)構(gòu)46

3.1.4三坐標(biāo)測量機(jī)在逆向工程中的作用47

3.2三坐標(biāo)測量機(jī)基礎(chǔ)測量技能實(shí)訓(xùn)48

3.2.1測量機(jī)操作盒48

3.2.2測頭管理49

3.2.3測量坐標(biāo)系50

3.2.4元素的測量和構(gòu)造52

3.2.5元素的相關(guān)關(guān)系54

3.2.6形位公差的設(shè)置54

3.2.7測量數(shù)據(jù)的導(dǎo)入和導(dǎo)出54

3.3肥皂盒三坐標(biāo)測量55

3.3.1實(shí)物分析及測量方案制訂55

3.3.2測量系統(tǒng)構(gòu)成56

3.3.3新建測量程序58

3.3.4定義測頭文件58

3.3.5構(gòu)造測量基準(zhǔn)并建立工件坐標(biāo)系60

3.3.6分區(qū)域測量62

3.3.7測量數(shù)據(jù)導(dǎo)出63

〖〗逆向工程技術(shù)應(yīng)用教程目錄〖〗3.4肥皂盒逆向造型設(shè)計(jì)63

3.4.1新建肥皂盒模型文件63

3.4.2主體曲面特征構(gòu)建64

3.4.3漏水孔特征構(gòu)建68

3.4.4圓柱體特征構(gòu)建71

3.4.5加強(qiáng)筋特征構(gòu)建72

3.4.6肥皂盒創(chuàng)新設(shè)計(jì)73

3.5拓展訓(xùn)練73

項(xiàng)目4基于3DSS光柵掃描技術(shù)的數(shù)據(jù)采集75

4.13DSS測量系統(tǒng)簡介75

4.1.13DSS測量系統(tǒng)的特點(diǎn)和測量原理75

4.1.23DSS光柵掃描儀的組成和結(jié)構(gòu)76

4.1.33DSS光柵掃描儀在逆向工程中的作用76

4.23DSS光柵掃描儀基本操作78

4.2.1掃描策略78

4.2.2掃描測量過程相關(guān)操作79

4.2.3分區(qū)域測量88

4.2.4測量數(shù)據(jù)導(dǎo)出91

4.3燈罩3DSS光柵掃描儀測量93

4.3.1實(shí)物分析及測量方案制訂93

4.3.2掃描測量過程93

4.3.3測量數(shù)據(jù)導(dǎo)出98

4.4拓展訓(xùn)練98

項(xiàng)目5基于Geomagic的數(shù)據(jù)拼接處理99

5.1數(shù)據(jù)拼接技術(shù)簡介99

5.1.1多視點(diǎn)云數(shù)據(jù)對(duì)齊的定義99

5.1.2常用的多視點(diǎn)云數(shù)據(jù)對(duì)齊方法100

5.2Geomagic軟件基礎(chǔ)101

5.2.1Geomagic軟件簡介101

5.2.2Geomagic軟件優(yōu)點(diǎn)102

5.2.3Geomagic軟件逆向設(shè)計(jì)常用命令103

5.3燈罩光柵掃描儀測量數(shù)據(jù)拼接處理104

5.3.1測量數(shù)據(jù)導(dǎo)入Geomagic軟件104

5.3.2燈罩多視點(diǎn)云數(shù)據(jù)拼接處理105

5.3.3燈罩點(diǎn)云數(shù)據(jù)預(yù)處理108

5.3.4測量數(shù)據(jù)導(dǎo)出109

5.4基于Geomagic數(shù)據(jù)拼接的產(chǎn)品質(zhì)量檢測110

5.4.1汽車減震器托盤數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)拼接處理110

5.4.2導(dǎo)入測試對(duì)象和參考對(duì)象111

5.4.3色譜誤差分析111

5.4.4創(chuàng)建注釋和形位公差標(biāo)注112

5.4.52D截面誤差分析113

5.4.6創(chuàng)建報(bào)告113

5.5基于Geomagic的復(fù)雜曲面快速曲面重構(gòu)115

5.5.1玩具豬數(shù)據(jù)采集115

5.5.2玩具豬數(shù)據(jù)處理115

5.5.3玩具豬數(shù)據(jù)三角化117

5.5.4創(chuàng)建NURBS曲面120

5.6拓展訓(xùn)練123

項(xiàng)目6基于Imageware的數(shù)據(jù)預(yù)處理125

6.1數(shù)據(jù)預(yù)處理技術(shù)簡介125

6.1.1點(diǎn)云數(shù)據(jù)預(yù)處理技術(shù)的意義125

6.1.2測量數(shù)據(jù)的剔除和修補(bǔ)126

6.1.3點(diǎn)云數(shù)據(jù)的濾波和精簡127

6.1.4點(diǎn)云數(shù)據(jù)分塊128

6.2Imageware軟件基礎(chǔ)129

6.2.1Imageware軟件簡介129

6.2.2Imageware軟件優(yōu)點(diǎn)130

6.2.3Imageware軟件逆向設(shè)計(jì)常用命令131

6.3燈罩光柵掃描儀測量數(shù)據(jù)預(yù)處理133

6.3.1測量數(shù)據(jù)導(dǎo)入Imageware軟件133

6.3.2燈罩點(diǎn)云數(shù)據(jù)預(yù)處理134

6.3.3工件坐標(biāo)系的建立135

6.3.4關(guān)鍵特征提取及截面線剖切142

6.3.5后處理數(shù)據(jù)導(dǎo)出145

6.4拓展訓(xùn)練146

項(xiàng)目7基于UG的產(chǎn)品逆向設(shè)計(jì)147

7.1UG軟件基礎(chǔ)147

7.1.1UG軟件簡介147

7.1.2UG逆向造型的一般方法和技巧149

7.2燈罩產(chǎn)品UG逆向造型設(shè)計(jì)152

7.2.1測量數(shù)據(jù)導(dǎo)入U(xiǎn)G軟件152

7.2.2燈罩大面構(gòu)建154

7.2.3燈罩邊界修剪和實(shí)體生成163

7.2.4細(xì)節(jié)安裝特征構(gòu)建168

7.3拓展訓(xùn)練172

附錄A2009年全國職業(yè)院校技能大賽“產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)及快速成型”項(xiàng)目試題173

附錄B2010年全國職業(yè)院校技能大賽“零部件3D測量與制造”項(xiàng)目試題185

附錄C2011年全國3D大賽“天遠(yuǎn)杯”逆向設(shè)計(jì)競賽樣題196

附錄D2012年全國職業(yè)院校技能大賽“工業(yè)產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)與快速成型”項(xiàng)目樣題199

參考文獻(xiàn)2052100433B