逆向软件介绍

逆向工程

逆向工程定义：将实物转变为CAD模型相关的数字化技术，几何模型重建技术和产品制造技术的总称。 广义逆向工程：包括几何逆向，工艺逆向，材料逆向，管理逆向等诸多方面的系统工程。

正向工程：

产品设计制造检验

逆向工程： 早期：

美工设计手工模型（1：1）3轴靠模铣床 当今：

工件（模型）3维测量设计制造

逆向工程设备：

1， 测量机：获得产品三维数字化数据（点云/特征）；

2， 曲面/实体反求软件：对测量数据进行处理，实现曲面重构，甚至实体重构； 3， CAD/CAE/CAM软件； 4， 数控机床；

逆向工程中的技术难点：

1， 获得产品的数字化点云（测量扫描系统）；

2， 将点云数据构建成曲面及边界，甚至是实体（逆向工程软件）； 3， 与CAD/CAE/CAM系统的集成；（通用CAD/CAM/CAE软件） 4， 为快速准确地完成以上工作，需要经验丰富的专业工程师（人员）；

测量系统

三坐标测量机测量原理：

将被测物体置于三坐标测量空间，可获得被测物体上各测点的坐标位置，根据这些点的空间坐标值，经计算求出被测物体的几何尺寸，形状和位置。

三坐标测量机的组成：

1， 主机机械系统； 2， 测头系统；

3， 电气控制硬件系统； 4， 数据处理软件系统；

测量方式比较： 测量方式 测量精度 传感器 测量速度 前置作业 基准 工件材料 测量死角 误差 非接触扫描式 1~100um 模拟光电器件 1000~20000点/秒 需进行表面处理 不需要建立基准坐标系 不限定 光学阴影处 曲率变化大则误差大 1， 测量速度快； 2， 不需进行测头半径补偿； 3， 可测量柔软，易碎，不可接触，薄壁件，毛皮等工件； 4， 不会损伤工件表面精度 1， 测量精度差，特别是工件与测头不垂直时误差较大； 2， 无法测量特定几何特征； 3， 无法测量陡峭面； 4， 工件表面质量对测量精度影响较大 接触触发式 0.1~1um 触发式开关器件 低于10点/秒 不需要处理 需要建立基准坐标系 大于一定硬度 工件内部及其小尺寸孔，槽 测头长则误差大 1， 精度高； 2， 对测量零件的粗糙度，反射性能要求不高 3， 可以直接测量工件几何特征 1， 速度慢； 2， 需要对测量进行测头半径补偿； 3， 测头测量各向异性影响测量精度； 4， 测头易磨损，损伤工件表面精度； 5， 无法测量深孔，小孔，窄缝； 6， 曲面测量会引入测头补偿误差； 优点 缺点

非接触式测头

分为点测量，线测量，面测量；

一，三角法位移测量法

激光三角位移传感器 二，结构光法 三，激光测距法 四，光干涉法 五，图像分析法

光源（半导体激光器+柱状透镜）+传感器（CCD芯片组+镜头+带通滤光镜） 光束宽度：宽度越小，精度越高。线性偏光板/激光光源功率控制；

逆向工程后处理

逆向工程中CAD模型重建的核心是：通过对测量数据的处理，提取模型所需的表征零件形状特征的数据。 基于特征的模型重建的研究主要集中在特征识别，包括边界曲线和曲面，研究对象主要是规则特征。 模型重建的重要目标是：还原特征以及特征间的约束。

商用逆向工程软件

SDRC公司

Imageware（飞机模型风洞实验后电子模型），包括模块：

（1） Surface：逆向工程工具，生成Class A曲面； （2） Verdict：对测量数据和CAD模型进行对比评估； （3） Build it：提供在线测量能力，验证产品的制造性能； （4） RPM：生成快速成型产品； （5） View：生成三维测量报告。

PTC公司

ICEM Surf A级曲面构造工具，要求测量数据完整；

Pro/DESIGNER（CDRS）工业设计造型软件，侧重于概念设计，可以在测量数据较少时完成逆向工程；

DELCAM公司 CopyCAD

（1） 数字化点数据输入支持多种格式数据文件； （2） 点操作进行加，减，删除，移动，补偿等； （3） 三角测量；

（4） 产生特征线；边界，棱边，样条曲线等 （5） 曲面构造；

（6） 曲面质量校验；比较曲面与点数据，色差图，文字报表，面轮廓度； （7） 输出格式；IGES,STL,ASCII,DUCT,三角曲面等

UGS&Paraform Quick Shape

（1） 逆向工程和快速曲面生成

（2） 设计面向制造；如生成分模线等 （3） 处理点云数据； （4） 曲面质量校验； （5） 工装修改简洁；

MDTV公司（法国） Surface Reconstruction

（1） 可接收大量的点云数据（超过百万）； （2） 检测和编辑点云；

（3） 以交互式自动生成特征曲线； （4） 自动识别特征，棱边，过渡面等； （5） 自动生成曲面；

（6） 对重构曲面模型作精度检测和质量评估； （7） 与Euclid,STRIM集成。

Raindrop Geomagic公司

Geomagic Studio：对点云处理和三维曲面构建功能最强大

包括：

(1) Gemagic Qualify (2) Gemagic Shape (3) Gemagic Wrap (4) Gemagic Decimate (5) Gemagic Capture

主要功能

（1） 自动将点云数据转换为多边形； （2） 快速减少多边形数目；

（3） 将多边形转变为NURBS曲面； （4） 曲面分析；

（5） 支持多种输出格式。

Paraform公司 Paraform： 包括：

(1) Paraform Design and Manufacturing (2) Paraform Entertainment (3) Paraform Inspect (4) Paraform PolySurf (5) Paraform Viewer

(6) Points2Polys software

Alias Wavefront公司（SGI） SurfaceStudio

（1） Designer （2） Animator

（3） Power Antimator （4） Studio

（5） Auto Studio

特点：由曲线来构造曲面，首先由用户输入一系列的B样条曲线，然后由系统提供各种曲面构造工具来生成曲面，最后经拼接缝合形成复杂的三维模型。 技术特征：

1， 点云处理：多种格式，点云编辑，网格处理，点云可视，对齐，检查，生成剖面线，特征线； 2， 曲线构造：自动抽取特征轮廓线，生成结构曲线，曲线拟合； 3， 曲线编辑：编辑控制点，节点，曲线光顺等； 4， 曲面构造：曲线曲面相关； 5， 曲面过渡； 6， 曲面修整；

7， 评估曲线曲面性质

INUS Technology公司（韩国） RapidForm

日立造船信息系统株式会社（HZS）公司（日本） GRADE

Materialise公司（比利时） Mimics

逆向工程软件要求

（1） 与测量扫描系统集成：一般通过IGES或STL；

（2） 能够对原始离散坐标点进行相应处理：噪声滤除，点云的插值，筛减，排序，光顺，数据分

块，基准重建（数据对齐）；

（3） 特征识别：能够识别几何特征类型，如直线，平面，孔，柱，锥，二次曲面等； （4） 曲线的构建和编辑； （5） 曲面的构建和编辑；

（6） 与CAD/CAM/CAE系统集成；

正向设计

设计过程的本质是通过提取有效的约束来建立其约束模型并进行约束求解。

商用正向工程软件

EDS公司

UG：以Parasolid为内核，基于约束的特征建模为一体的混合建模技术。实体化曲面处理能力是其主要特征和优势，加工能力较强。 I-deas：工程分析功能最强

Matra公司（法国）

Euclid：集机械设计与工业设计于一身的企业级并行工程解决方案 Strim：专门针对曲面，DGM（Digitized Points Machining），SR（Surface Reconstruction）

PTC公司

Pro/Engineer：参数化，基于特征，全相关。

HZS公司（日本）

GRADE/CUBE-NC：专门的曲面造型和模具制造软件，曲线曲面处理能力最强。不能进行实体造型。

快速原型（RP）快速模具技术（RT）

RP定义：

将CAD产生的数据模型，以层层堆栈方式，快速自动地制作。

原型机厂商：

3DSystem,DTM,Stratasys,Helisys,EOSEosint,EOSStereos,Sanders,Cubital,D-MEC,CMET,Soligen,Zcorp,Kira

概念型，生产型，专用型；

流程包括以下步骤：

（1） 设计三维模型或用扫描点数据构建网格面； （2） 将模型存为STL格式文件；

（3） 利用软件进行分层处理并生成加工路径； （4） 输入快速成型机，制作原型件； （5） 原型后处理，如抛光，固化等。

材料：

（1） 液体聚合，固化； （2） 粉末烧结与粘结； （3） 丝材，线材熔化烧结； （4） 膜，板材层合。 工艺：

（6） 立体印刷成型； （7） 层合实造； （8） 选域激光烧结 （9） 熔融沉积造型； （10） 三维喷涂粘结； （11） 焊接成型； （12） 数码累积造型。

注：本文章只是为工程技术人员技术交流，未经作者许可，不得用于商业目的。 公冶凡强