逆向工程技術(shù)講座

1、逆向工程技術(shù)講座,2001年8月25日,內(nèi)容安排,逆向工程技術(shù)綜述 工業(yè)曲面造型技術(shù)綜述 imageware surfacer技術(shù)特點簡介 imageware surfacer建?；舅悸?曲面光順的定義 在imageware surfacer中完成曲面的光順 在imageware surfacer中檢驗曲面的方法 討論,逆向工程技術(shù)綜述,逆向工程（reverse engineering)是一門結(jié)合先進測量技術(shù)、材料學(xué)技術(shù)、cad、cae、cam、快速成型技術(shù)（rapid prototype)、capp、caq的綜合性工程技術(shù)。 逆向工程的目的不在于重構(gòu)曲面，而在于領(lǐng)會原設(shè)計的意圖，掌握原設(shè)計

2、，為我所用，縮短同類產(chǎn)品的開發(fā)周期。,對逆向工程技術(shù)理解的幾個誤區(qū),imageware surfacer僅僅是提供曲面重構(gòu)的工具，使用imageware surfacer建模就是逆向工程。 對原產(chǎn)品原封不動地復(fù)制就是逆向工程設(shè)計 逆向工程是一門獨立的工程技術(shù),工業(yè)曲面造型技術(shù),曲面造型的定義 以點線為基礎(chǔ)構(gòu)造面片， 進而由面片構(gòu)成造型的一種方法,工業(yè)曲面造型與一般曲面造型的區(qū)別,精確性 限制性 高要求,精確性,工業(yè)造型是直接服務(wù)與生產(chǎn)的，它不同與一般動畫或廣告的造型，它必須精 確到能夠進行精密的數(shù)控加工，所以精度在小數(shù)點后三到四位（視機床要求可能會更高）， 這一點對不同面片的縫合處尤為重要。精

3、確性還表現(xiàn)在空間幾何關(guān)系上，如果兩張拼合的 面之間不能保證兩次相切的話，則加工后必然產(chǎn)生折線，而在計算機的屏幕上，這樣的折 線甚至有可能不能表現(xiàn)出來。,限制性,工業(yè)造型如前所述，它必須服從一定的客觀規(guī)律，這樣的規(guī)律中最突出的是加 工工藝，造型必須是可以通過一定手段制造出來的，而且大多數(shù)時候又要求是可以用已知 的最經(jīng)濟方式加工成型。所以工業(yè)造型不是一種可以利用想象力任意創(chuàng)造的表現(xiàn)方式，對 于曲面同樣也是這樣，也許這是它同三維動畫最主要的區(qū)別，如面片的曲率（尤其是內(nèi)凹） 的變化就受加工機床的限制。,高要求,在三維動畫或游戲中，人們所面對的挑戰(zhàn)是如何更快更好地創(chuàng)造一個頭像或是 一片花瓣，如何產(chǎn)生一個

4、惟妙惟肖的面部表情。對于工業(yè)上曲面造型而言，一個完美的多半徑過渡圓角意義重大；人們更多關(guān)心是如何能以最少的描述手段，構(gòu)造出光順的曲面；如何對曲面進行有效而精確的基于參數(shù)的可視化編輯；矢量方向不同的曲面如何光順拼接等。,工業(yè)曲面造型中曲面的最基本構(gòu)成,工業(yè)曲面造型中曲面的最基本構(gòu)成,工業(yè)曲面造型中曲面的最基本構(gòu)成,工業(yè)曲面造型中曲面的最基本構(gòu)成,工業(yè)曲面造型中曲面的最基本構(gòu)成,工業(yè)曲面造型中曲面的最基本構(gòu)成,nurbs曲面 nurbs是算法的名稱，不是作圖的方法，還有許多其它的算法，但目前這個算法風(fēng)頭 正勁，因為速度快，算法相對穩(wěn)定，曲面的質(zhì)量好，表達能力強，已成為工業(yè)標準，為幾乎所有的曲面造型

5、軟件所支持。,工業(yè)曲面造型中曲面的最基本構(gòu)成,一種較新的工業(yè)曲面造型算法非均勻細分曲面造型nurss,在計算機輔助幾何造型中有許多種自由曲面, 它們定義在三角形、四邊形或任意拓撲上. 定義在任 意拓撲上的復(fù)雜曲面通常不能由一張nurbs、b樣條或bezier曲面表示出來, 因此, 人們開始開發(fā)所謂的基于節(jié)點插入的遞歸細分曲面. doo、sabin和catmull、clark在1978年分別提出均勻遞歸細分算法以生成任意拓撲上的雙二次和雙三次曲面. 根據(jù)catmull-clark細分規(guī)則, 在四邊形網(wǎng)格區(qū)域內(nèi), 極限曲面變成相應(yīng)的均勻b樣條雙三次曲面. 這保證了, 除奇異點外, 曲面處處二階連續(xù)

6、. halstead、kass和derosse把catmull-clark細分格式擴展到曲面的光順設(shè)計；dyn、gregory和levin探究了插值于控制點的曲線的細分結(jié)構(gòu)；zorin、schr?der和sweldens提出了細分曲面的一個改進格式；另一種用于四邊形網(wǎng)格的細分格式由kobbelt得到. 基于三向箱樣條, loop提出了用于三角形網(wǎng)格的細分格式. 1998年, kobbelt、compagna、vorsatz和seidel提出了一個用于任意三角形網(wǎng)的多分辨率細分格式, 它放忪了對細分的連通性要求. derose、kass和truong提出了將細分曲面用于人物動畫和服裝模擬的方法,

7、 并證明了細分曲面可以滿足高端繪制(high-end rendering)的要求. qin、mandal和vemuri將“物理”性質(zhì)引入均勻catmull-clark曲面, 開發(fā)出動態(tài)細分曲面模型, 允許通過施加外力交互式地使之變形. 另一方面, 由于已經(jīng)發(fā)現(xiàn)均勻遞歸細分曲面存在著許多局限性, 人們把越來越多的目光投向了非均勻細分曲面, 或者稱nurss. nurss把非均勻b樣條曲面擴展到任意拓撲的更一般的情況, 并具有許多超越均勻遞歸細分曲面的優(yōu)點, 例如, 它能夠適應(yīng)幾何建模中的不相等的節(jié)點距, 提高了表示諸如尖點、折痕、鏢形之類幾何特征的能力,曲面造型不太可能是第一次生成的面而未經(jīng)任何

8、編輯的。編輯是必須也是必要的，主 要的編輯功能有，投影，相交，修剪，偏移，融合，邊界延伸，倒角，曲面輪廓線的提取， 曲面法向矢量的反向，曲面的割斷和聯(lián)接等。 編輯是完成最終造型的唯一手段，占總工作量的70%以上,工業(yè)曲面造型中曲面的其他構(gòu)成,imageware surfacer的技術(shù)特點1,靈活的設(shè)計環(huán)境支持bezier和nurbs曲面塊拼合 以曲線網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)選擇理想的曲面創(chuàng)建方式,有直接操縱方式或復(fù)合設(shè)計方式,后者更充分體現(xiàn)了合成方式的優(yōu)勢 從曲線、其他曲面或測量數(shù)據(jù)直接創(chuàng)建自由曲面,imageware surfacer的技術(shù)特點2,局部或全局修改 以交互方式體現(xiàn)設(shè)計主題,立刻看到自己設(shè)計構(gòu)

9、思在美學(xué)及工程設(shè)計上的表現(xiàn) 在整體成型過程中,嚴格遵守設(shè)計和制造標準,無須每次修改曲面時檢查是否符合標準,imageware surfacer的技術(shù)特點3,所有詢問工具提供動態(tài)的實時反饋 在設(shè)計過程中,隨時可用截面、反射線、重點線、鏡面放樣、曲率放樣，及燈管等來檢測曲面中的缺陷 制造驗證工具做到在將數(shù)據(jù)傳遞到下游工序前發(fā)現(xiàn)設(shè)計中的錯誤,imageware surfacer的技術(shù)特點4,在復(fù)雜的曲面塊拼合布置中保持各曲面之間的曲率平滑及連續(xù)過渡 曲面補合能力,imageware surfacer建模的基本思路,規(guī)劃曲面劃分 云點處理 基本面的構(gòu)成及單面的光順 面片組的光順 編輯特征曲面 零件特征

10、(圓孔等)的構(gòu)造 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換及在其他平臺繼續(xù)細節(jié)設(shè)計,曲面質(zhì)量的辨別曲面光順,曲面質(zhì)量的辨別在數(shù)學(xué)上沒有明確的定義，通常我們采用光順（smooth）來作為工業(yè)曲面造型質(zhì)量的唯一評價標準。 在保證基本尺寸有保證的情況下，光順就是具有決定意義的。但請注意，基本的尺寸 仍是必須正確而且精確的，在這一前提下，曲面的光順才有意義。,光順的定義,所謂光順就是從曲面上反射的光線是比較順暢，令人賞心悅目的。較多的是個人主觀感受，沒有十分客觀的標準。 所謂順，在數(shù)學(xué)中的理解可以認為是曲率連續(xù)。（曲率：它的幾何意義是切線方向?qū)τ诨￠L的轉(zhuǎn)動率，反映了曲線的彎曲程度。）,曲面光順的唯一條件,構(gòu)成曲面的曲線必須是光順的 一條曲線的光順于否取決于曲線上曲率變化的均勻程度，曲線的 光順事實上是數(shù)據(jù)點的擬合 曲線光順了，曲面實際上不過是高階擬合,工業(yè)曲面造型評價的另外一個標準,造型中不同曲面之間的拼合是評價工業(yè)曲面造型的另一個標準。 拼合要求所組成的曲面整體光滑確切地說是連續(xù)性，要光順 就要連續(xù)。實際上要光順最簡便的方法就是不拼合,imageware surfacer提供的曲面光順檢驗工具,反射放樣突出所需的特征,imageware surfacer提供的曲面光順檢驗工具,動態(tài)編輯功能工具,imag