逆向設(shè)計流程

1、第三章第三章 逆向工程設(shè)計逆向工程設(shè)計2022-4-7機電工程系 李曉芳 逆向工程（又稱逆向技術(shù)），是一種產(chǎn)品設(shè)計逆向工程（又稱逆向技術(shù)），是一種產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)技術(shù)再現(xiàn)再現(xiàn)過程，即對一項目標產(chǎn)品進行逆向分析過程，即對一項目標產(chǎn)品進行逆向分析及研究，從而演繹并得出該產(chǎn)品的處理流程、組及研究，從而演繹并得出該產(chǎn)品的處理流程、組織結(jié)構(gòu)、功能特性及技術(shù)規(guī)格等設(shè)計要素，以制織結(jié)構(gòu)、功能特性及技術(shù)規(guī)格等設(shè)計要素，以制作出作出功能相近，但又不完全一樣功能相近，但又不完全一樣的產(chǎn)品。逆向工的產(chǎn)品。逆向工程源于商業(yè)及軍事領(lǐng)域中的硬件分析。其主要目程源于商業(yè)及軍事領(lǐng)域中的硬件分析。其主要目的是，在不能輕易獲得必要的

2、生產(chǎn)信息下，直接的是，在不能輕易獲得必要的生產(chǎn)信息下，直接從成品的分析，推導出產(chǎn)品的設(shè)計原理。從成品的分析，推導出產(chǎn)品的設(shè)計原理。 逆向工程可能會被誤認為是對知識產(chǎn)權(quán)的嚴重逆向工程可能會被誤認為是對知識產(chǎn)權(quán)的嚴重侵害，但是在實際應(yīng)用上，反而可能會保護知識侵害，但是在實際應(yīng)用上，反而可能會保護知識產(chǎn)權(quán)所有者。例如在集成電路領(lǐng)域，如果懷疑某產(chǎn)權(quán)所有者。例如在集成電路領(lǐng)域，如果懷疑某公司侵犯知識產(chǎn)權(quán)，可以用逆向工程技術(shù)來尋找公司侵犯知識產(chǎn)權(quán)，可以用逆向工程技術(shù)來尋找證據(jù)。證據(jù)。什么是逆向工程什么是逆向工程？ 逆向工程是由高速三維激光掃描機對已有的樣品逆向工程是由高速三維激光掃描機對已有的樣品或模型進

3、行準確、高速的掃描，得到其三維輪廓或模型進行準確、高速的掃描，得到其三維輪廓數(shù)據(jù)，配合逆向軟件進行曲向重構(gòu)，并對重構(gòu)的數(shù)據(jù)，配合逆向軟件進行曲向重構(gòu)，并對重構(gòu)的曲面進行在線精度分析、評價構(gòu)造效果，最終生曲面進行在線精度分析、評價構(gòu)造效果，最終生成成IGES(初始化圖形交換規(guī)范初始化圖形交換規(guī)范)或或STL(標準模塊庫標準模塊庫)數(shù)數(shù)據(jù)，據(jù)此就能進行快速成型或據(jù)，據(jù)此就能進行快速成型或CNC（計算機數(shù)字控（計算機數(shù)字控制機床）數(shù)控加工。制機床）數(shù)控加工。樣品數(shù)據(jù)產(chǎn)品模型曲面分析確定掃描方案進行實體點云掃描進行實體建模進行點云數(shù)據(jù)處理建立需要的曲線建立曲面逆向建模的一般流程圖逆向建模的一般流程圖逆

4、向工程的工作流程示意圖逆向工程的工作流程示意圖測量前分析采集數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)預(yù)處理模型分析數(shù)據(jù)分塊曲面重構(gòu)（二次曲面、自由曲面、規(guī)則曲面）模型內(nèi)涵的設(shè)計思想數(shù)據(jù)分塊目標模型待測模型1.接口設(shè)計。由于互操作性，逆向工程被用來找接口設(shè)計。由于互操作性，逆向工程被用來找出系統(tǒng)之間的協(xié)作協(xié)議。出系統(tǒng)之間的協(xié)作協(xié)議。2.軍事或商業(yè)機密。竊取敵人或競爭對手的最新軍事或商業(yè)機密。竊取敵人或競爭對手的最新研究或產(chǎn)品原型。研究或產(chǎn)品原型。3.改善文檔。當原有的文檔有不充分處，又當系改善文檔。當原有的文檔有不充分處，又當系統(tǒng)被更新而原設(shè)計人員不在時，逆向工程被用來統(tǒng)被更新而原設(shè)計人員不在時，逆向工程被用來獲取所需數(shù)據(jù)，以

5、補充說明或了解系統(tǒng)的最新狀獲取所需數(shù)據(jù)，以補充說明或了解系統(tǒng)的最新狀態(tài)。態(tài)。4.軟件升級或更新。出于功能、合規(guī)、安全等需軟件升級或更新。出于功能、合規(guī)、安全等需求更改，逆向工程被用來了解現(xiàn)有或遺留軟件系求更改，逆向工程被用來了解現(xiàn)有或遺留軟件系統(tǒng)，以評估更新或移植系統(tǒng)所需的工作。統(tǒng)，以評估更新或移植系統(tǒng)所需的工作。逆向工程產(chǎn)生的動機逆向工程產(chǎn)生的動機？5.制造沒有許可制造沒有許可/未授權(quán)的副本。未授權(quán)的副本。6.學術(shù)學術(shù)/學習目的。學習目的。7.去除復(fù)制保護和偽裝的登錄權(quán)限。去除復(fù)制保護和偽裝的登錄權(quán)限。8.文件丟失：采取逆向工程的情況往往是在某一文件丟失：采取逆向工程的情況往往是在某一個特殊

6、設(shè)備的文件已經(jīng)丟失了（或者根本就沒個特殊設(shè)備的文件已經(jīng)丟失了（或者根本就沒有），同時又找不到工程的負責人。完整的系統(tǒng)有），同時又找不到工程的負責人。完整的系統(tǒng)時常需要基于陳舊的系統(tǒng)上進行再設(shè)計，這就意時常需要基于陳舊的系統(tǒng)上進行再設(shè)計，這就意味著想要集成原有的功能進行項目的唯一方法，味著想要集成原有的功能進行項目的唯一方法，便是采用逆向工程的方法，分析已有的碎片進行便是采用逆向工程的方法，分析已有的碎片進行再設(shè)計。再設(shè)計。9.產(chǎn)品分析：用于調(diào)查產(chǎn)品的運作方式，部件構(gòu)產(chǎn)品分析：用于調(diào)查產(chǎn)品的運作方式，部件構(gòu)成，估計預(yù)算，識別潛在的侵權(quán)行為。成，估計預(yù)算，識別潛在的侵權(quán)行為。逆向工程應(yīng)用領(lǐng)域逆向工

7、程應(yīng)用領(lǐng)域1.1.工業(yè)產(chǎn)品的檢測與測量、產(chǎn)品及模具的逆向工業(yè)產(chǎn)品的檢測與測量、產(chǎn)品及模具的逆向工程工程( (汽車，航空，家電工業(yè)汽車，航空，家電工業(yè)) )2.2.零部件形狀變形檢測、形狀測量、研究測量、零部件形狀變形檢測、形狀測量、研究測量、工業(yè)在線檢測工業(yè)在線檢測3.3.模具設(shè)計與檢測領(lǐng)域模具設(shè)計與檢測領(lǐng)域4.4.人體數(shù)字化、服裝人體數(shù)字化、服裝CADCAD、人體建模、人體數(shù)字、人體建模、人體數(shù)字雕塑、三維面容識別雕塑、三維面容識別5.5.醫(yī)學仿生、醫(yī)學測量與模擬、整形美容及正醫(yī)學仿生、醫(yī)學測量與模擬、整形美容及正畸的模擬與評價畸的模擬與評價6.6.三維彩色數(shù)字化、數(shù)字博物館、有形文物及三維

8、彩色數(shù)字化、數(shù)字博物館、有形文物及檔案的管理、鑒定與復(fù)制檔案的管理、鑒定與復(fù)制7.7.三維動畫影片的制作、三維動畫影片的制作、3D3D游戲建模、三維游游戲建模、三維游戲中三維模型的輸入與建立戲中三維模型的輸入與建立逆向工程的作用逆向工程的作用？ 逆向工程被廣泛地應(yīng)用到新產(chǎn)品開發(fā)和逆向工程被廣泛地應(yīng)用到新產(chǎn)品開發(fā)和產(chǎn)品改型設(shè)計產(chǎn)品改型設(shè)計、產(chǎn)品產(chǎn)品仿制仿制、質(zhì)量分析檢測質(zhì)量分析檢測等領(lǐng)域，它的作用是：等領(lǐng)域，它的作用是：1、縮短產(chǎn)品的設(shè)計、開發(fā)周期，加快產(chǎn)品的更新?lián)Q代速度；、縮短產(chǎn)品的設(shè)計、開發(fā)周期，加快產(chǎn)品的更新?lián)Q代速度；2、降低企業(yè)開發(fā)新產(chǎn)品的成本與風險；、降低企業(yè)開發(fā)新產(chǎn)品的成本與風險；3

9、、加快產(chǎn)品的造型和系列化的設(shè)計；、加快產(chǎn)品的造型和系列化的設(shè)計；4、適合單件、小批量的零件制造，特別是、適合單件、小批量的零件制造，特別是模具的制造模具的制造，可分，可分為為直接制模直接制模與與間接制模間接制模法。直接制模法：基于法。直接制模法：基于RP技術(shù)的快速技術(shù)的快速直接制模法是將模具直接制模法是將模具CAD的結(jié)果由的結(jié)果由RP（快速成形技術(shù)）系統(tǒng)（快速成形技術(shù)）系統(tǒng)直接制造成型。該法既不需用直接制造成型。該法既不需用RP（RPM(快速原型制造快速原型制造)：Rapid Prototyping Manufacturing）系統(tǒng)制作樣件，也不依賴）系統(tǒng)制作樣件，也不依賴傳統(tǒng)的模具制造工藝，

10、對金屬模具制造而言尤為快捷，是一傳統(tǒng)的模具制造工藝，對金屬模具制造而言尤為快捷，是一種極具開發(fā)前景的制模方法；間接制模法：間接制模法是利種極具開發(fā)前景的制模方法；間接制模法：間接制模法是利用用RP技術(shù)制造產(chǎn)品零件原型，以原型作為母模、模芯或制模技術(shù)制造產(chǎn)品零件原型，以原型作為母模、模芯或制模工具工具(研磨模研磨模)，再與傳統(tǒng)的制模工藝相結(jié)合，制造出所需模具。，再與傳統(tǒng)的制模工藝相結(jié)合，制造出所需模具。 隨著計算機輔助設(shè)計的流行，逆向工程變成了隨著計算機輔助設(shè)計的流行，逆向工程變成了一種能根據(jù)現(xiàn)有的物理部件通過一種能根據(jù)現(xiàn)有的物理部件通過CAD、CAM、CAE（計算機輔助工程）或其他軟件構(gòu)筑（計

11、算機輔助工程）或其他軟件構(gòu)筑3D虛擬虛擬模型的方法。逆向工程的過程采用了通過丈量實模型的方法。逆向工程的過程采用了通過丈量實際物體的尺寸并將其制作成際物體的尺寸并將其制作成3D模型的方法，真實模型的方法，真實的對象可以通過如的對象可以通過如激光掃描儀激光掃描儀，結(jié)構(gòu)光源轉(zhuǎn)換儀結(jié)構(gòu)光源轉(zhuǎn)換儀或者或者X射線斷層成像射線斷層成像這些這些3D掃描技術(shù)進行尺寸測掃描技術(shù)進行尺寸測量。量。 逆向工程能在擁有現(xiàn)有物理部件之上，利用激逆向工程能在擁有現(xiàn)有物理部件之上，利用激光掃描儀、結(jié)構(gòu)光源轉(zhuǎn)換儀或光掃描儀、結(jié)構(gòu)光源轉(zhuǎn)換儀或X射線斷層成像之射線斷層成像之類類3D掃描儀技術(shù)進行尺寸測量，再通過掃描儀技術(shù)進行尺寸

12、測量，再通過CAD、CAM、CAE或其他軟件構(gòu)筑或其他軟件構(gòu)筑3D虛擬模型的方法。虛擬模型的方法。逆向工程的設(shè)備逆向工程的設(shè)備三維掃描技術(shù)分類三維掃描技術(shù)分類聲學式三角形法輪廓投影法成像法光學式磁學式觸發(fā)式掃描式接觸式非接觸式三維掃描技術(shù) 從三維數(shù)據(jù)的采集方法上從三維數(shù)據(jù)的采集方法上來看，非接觸式的方法由于同來看，非接觸式的方法由于同時擁有速度和精度的特點，因時擁有速度和精度的特點，因而在逆向工程中應(yīng)用最為廣泛。而在逆向工程中應(yīng)用最為廣泛。一、工業(yè)級數(shù)控三坐標測量機一、工業(yè)級數(shù)控三坐標測量機一、工業(yè)級數(shù)控三坐標測量機一、工業(yè)級數(shù)控三坐標測量機1 1、測量原理、測量原理三坐標測量機是測量和獲得尺

13、寸數(shù)據(jù)的最有效的方法之一，三坐標測量機是測量和獲得尺寸數(shù)據(jù)的最有效的方法之一，因為它可以代替多種表面測量工具及昂貴的組合量規(guī)，并因為它可以代替多種表面測量工具及昂貴的組合量規(guī)，并把復(fù)雜的測量任務(wù)所需時間從小時減到分鐘。三坐標測量把復(fù)雜的測量任務(wù)所需時間從小時減到分鐘。三坐標測量機的功能是快速準確地評價尺寸數(shù)據(jù)，為操作者提供關(guān)于機的功能是快速準確地評價尺寸數(shù)據(jù)，為操作者提供關(guān)于生產(chǎn)過程狀況的有用信息，這與所有的手動測量設(shè)備有很生產(chǎn)過程狀況的有用信息，這與所有的手動測量設(shè)備有很大的區(qū)別。將被測物體置于三坐標測量空間，可獲得被測大的區(qū)別。將被測物體置于三坐標測量空間，可獲得被測物體上各測點的坐標位置

14、，根據(jù)這些點的空間坐標值，經(jīng)物體上各測點的坐標位置，根據(jù)這些點的空間坐標值，經(jīng)計算求出被測物體的幾何尺寸，形狀和位置。計算求出被測物體的幾何尺寸，形狀和位置。2022-4-7演示視頻1演示視頻22022-4-72、應(yīng)用、應(yīng)用 主要用于機械、汽車、航空、軍工、家具、工具原型、主要用于機械、汽車、航空、軍工、家具、工具原型、機器等中小型配件、模具等行業(yè)中的箱體、機架、齒機器等中小型配件、模具等行業(yè)中的箱體、機架、齒輪、凸輪、蝸輪、蝸桿、葉片、曲線、曲面等的測量，輪、凸輪、蝸輪、蝸桿、葉片、曲線、曲面等的測量，還可用于電子、五金、塑膠等行業(yè)中，可以對工件的還可用于電子、五金、塑膠等行業(yè)中，可以對工件

15、的尺寸、形狀和形位公差進行精密檢測，從而完成零件尺寸、形狀和形位公差進行精密檢測，從而完成零件檢測、外形測量、過程控制等任務(wù)。檢測、外形測量、過程控制等任務(wù)。3、特點、特點 單邊活動橋式結(jié)構(gòu)，顯著提高運動性能，確保測量精單邊活動橋式結(jié)構(gòu)，顯著提高運動性能，確保測量精度及穩(wěn)定性。度及穩(wěn)定性。三軸導軌均采用高精密天然花崗巖，具有相同的溫度特三軸導軌均采用高精密天然花崗巖，具有相同的溫度特性及剛性。性及剛性。三軸導軌均采用自潔式預(yù)載荷高精度空氣軸承，運動更三軸導軌均采用自潔式預(yù)載荷高精度空氣軸承，運動更平穩(wěn)，導軌永不受磨損。平穩(wěn)，導軌永不受磨損。RENISHAW自粘開放式金屬光柵尺，更接近花崗巖基自

16、粘開放式金屬光柵尺，更接近花崗巖基本的熱膨脹系數(shù)，提高了設(shè)備的穩(wěn)定性。本的熱膨脹系數(shù)，提高了設(shè)備的穩(wěn)定性。一、工業(yè)級數(shù)控三坐標測量機一、工業(yè)級數(shù)控三坐標測量機二、二、 絕對關(guān)節(jié)臂測量機絕對關(guān)節(jié)臂測量機二、二、 絕對關(guān)節(jié)臂測量機絕對關(guān)節(jié)臂測量機1 1、主要功能、主要功能對零件進行測量、檢查和驗證對零件進行測量、檢查和驗證逆向工程逆向工程產(chǎn)品比較產(chǎn)品比較/ /產(chǎn)品分析產(chǎn)品分析快速原型設(shè)計：對示例部分或物理模型進行掃描，并轉(zhuǎn)換快速原型設(shè)計：對示例部分或物理模型進行掃描，并轉(zhuǎn)換為為CADCAD模型，如同三維打印機。模型，如同三維打印機。仿形銑：由掃描點云數(shù)據(jù)直接復(fù)制生產(chǎn)產(chǎn)品。仿形銑：由掃描點云數(shù)據(jù)直接

17、復(fù)制生產(chǎn)產(chǎn)品。2 2、應(yīng)用、應(yīng)用鈑金件、沖壓件、模型配件、模具、結(jié)構(gòu)和裝飾五金、復(fù)鈑金件、沖壓件、模型配件、模具、結(jié)構(gòu)和裝飾五金、復(fù)合材料、機加工件、管件及其組件、車身和底盤、玻璃纖合材料、機加工件、管件及其組件、車身和底盤、玻璃纖維結(jié)構(gòu)。維結(jié)構(gòu)。應(yīng)用領(lǐng)域：汽車及其零部件制造商、汽車內(nèi)飾、航空航天應(yīng)用領(lǐng)域：汽車及其零部件制造商、汽車內(nèi)飾、航空航天零部件制造商、重型設(shè)備及其零部件制造商、船舶和造船、零部件制造商、重型設(shè)備及其零部件制造商、船舶和造船、機械制造、家具制造業(yè)、土木工程、新能源及其零部件制機械制造、家具制造業(yè)、土木工程、新能源及其零部件制造商、軌道交通。造商、軌道交通。2022-4-7

18、三、三維激光掃描儀三、三維激光掃描儀 三維激光掃描技術(shù)是近年來出現(xiàn)的新技術(shù)，三維激光掃描技術(shù)是近年來出現(xiàn)的新技術(shù)，在國內(nèi)越來越引起研究領(lǐng)域的關(guān)注。它是利用在國內(nèi)越來越引起研究領(lǐng)域的關(guān)注。它是利用激光測距的原理，通過記錄被測物體表面大量激光測距的原理，通過記錄被測物體表面大量的密集的點的三維坐標、反射率和紋理等信息，的密集的點的三維坐標、反射率和紋理等信息，可快速復(fù)建出被測目標的三維模型及線、面、可快速復(fù)建出被測目標的三維模型及線、面、體等各種圖件數(shù)據(jù)。由于三維激光掃描系統(tǒng)可體等各種圖件數(shù)據(jù)。由于三維激光掃描系統(tǒng)可以密集地大量獲取目標對象的數(shù)據(jù)點，因此相以密集地大量獲取目標對象的數(shù)據(jù)點，因此相對

19、于傳統(tǒng)的單點測量，三維激光掃描技術(shù)也被對于傳統(tǒng)的單點測量，三維激光掃描技術(shù)也被稱為從單點測量進化到面測量的革命性技術(shù)突稱為從單點測量進化到面測量的革命性技術(shù)突破。破。2022-4-7 三維激光掃描技術(shù)在文物古跡保護、建筑、規(guī)劃、土三維激光掃描技術(shù)在文物古跡保護、建筑、規(guī)劃、土木工程、工廠改造、室內(nèi)設(shè)計、建筑監(jiān)測、交通事故處理、木工程、工廠改造、室內(nèi)設(shè)計、建筑監(jiān)測、交通事故處理、法律證據(jù)收集、災(zāi)害評估、船舶設(shè)計、數(shù)字城市、軍事分法律證據(jù)收集、災(zāi)害評估、船舶設(shè)計、數(shù)字城市、軍事分析等領(lǐng)域也有了很多的嘗試、應(yīng)用和探索。析等領(lǐng)域也有了很多的嘗試、應(yīng)用和探索。三、三維激光掃描儀三、三維激光掃描儀2022

20、-4-7四、照相式掃描儀四、照相式掃描儀“照相式照相式”掃描儀是針對工業(yè)產(chǎn)品涉及領(lǐng)域的新一代掃描儀，掃描儀是針對工業(yè)產(chǎn)品涉及領(lǐng)域的新一代掃描儀，與傳統(tǒng)的激光掃描儀和三座標測量系統(tǒng)比較，其測量速度提與傳統(tǒng)的激光掃描儀和三座標測量系統(tǒng)比較，其測量速度提高了數(shù)十倍。由于有效的控制了整合誤差，整體測量精度也高了數(shù)十倍。由于有效的控制了整合誤差，整體測量精度也大大提高。大大提高。2022-4-7 其采用可見光將特定的光柵條紋投影到測量工作表其采用可見光將特定的光柵條紋投影到測量工作表面，借助兩個高分辨率面，借助兩個高分辨率CCDCCD數(shù)碼相機對光柵干涉條紋數(shù)碼相機對光柵干涉條紋進行拍照，利用光學拍照定位

21、技術(shù)和光柵測量原理，進行拍照，利用光學拍照定位技術(shù)和光柵測量原理，可在極短時間內(nèi)獲得復(fù)雜工作表面的完整點云?？稍跇O短時間內(nèi)獲得復(fù)雜工作表面的完整點云。 其獨特的流動式設(shè)計和不同視角點云的自動拼合技其獨特的流動式設(shè)計和不同視角點云的自動拼合技術(shù)使掃描不需要借助于機床的驅(qū)動，掃描范圍可達術(shù)使掃描不需要借助于機床的驅(qū)動，掃描范圍可達12M12M，而掃描大型工件則變得高效、輕松和容易。，而掃描大型工件則變得高效、輕松和容易。 其高質(zhì)量的完美掃描點云可用于汽車制造業(yè)中的產(chǎn)其高質(zhì)量的完美掃描點云可用于汽車制造業(yè)中的產(chǎn)品開發(fā)、逆向工程、快速成型、質(zhì)量控制，甚至可品開發(fā)、逆向工程、快速成型、質(zhì)量控制，甚至可實

22、現(xiàn)直接加工。實現(xiàn)直接加工。四、照相式掃描儀四、照相式掃描儀2022-4-7 非接觸光學三維掃描儀，其結(jié)構(gòu)主要由光柵投影設(shè)備及非接觸光學三維掃描儀，其結(jié)構(gòu)主要由光柵投影設(shè)備及兩個工業(yè)級的兩個工業(yè)級的CCD CameraCCD Camera所構(gòu)成，由光柵投影在待測物所構(gòu)成，由光柵投影在待測物上，并加以粗細變化及位移，配合上，并加以粗細變化及位移，配合CCD CameraCCD Camera將所擷取將所擷取的數(shù)字影像透過計算機運算處理，即可得知待測物的實的數(shù)字影像透過計算機運算處理，即可得知待測物的實際際3D3D外型。外型。四、照相式掃描儀四、照相式掃描儀2022-4-7照相式三維掃描儀采用非接觸白

23、光技術(shù)照相式三維掃描儀采用非接觸白光技術(shù), , 避免對物體表避免對物體表面的接觸面的接觸, ,可以測量各種材料的模型可以測量各種材料的模型, ,測量過程中被測物體測量過程中被測物體可以任意翻轉(zhuǎn)和移動可以任意翻轉(zhuǎn)和移動, ,對物件進行多個視角的測量對物件進行多個視角的測量, ,系統(tǒng)進系統(tǒng)進行全自動拼接行全自動拼接, , 輕松實現(xiàn)物體輕松實現(xiàn)物體360360高精度測量。并且能夠高精度測量。并且能夠在獲取表面三維數(shù)據(jù)的同時在獲取表面三維數(shù)據(jù)的同時, ,迅速的獲取紋理信息迅速的獲取紋理信息, ,得到逼得到逼真的物體外形真的物體外形, ,能快速的應(yīng)用于模具制造行業(yè)的掃描。能快速的應(yīng)用于模具制造行業(yè)的掃描

24、。四、照相式掃描儀四、照相式掃描儀2022-4-7三維掃描儀工作流程測量數(shù)據(jù)展示Imageware：主要用于曲面造型。將STL模型作為參考數(shù)據(jù)進行逆向造型設(shè)計。Geomagic Studio：主要用于點云的前期處理。噪聲去除，平滑，修補，封裝成STL模型等。CopyCAD ：能允許從已存在的零件或?qū)嶓w模型中產(chǎn)生三維CAD模型。能夠接受來自坐標測量機床的數(shù)據(jù)，同時跟蹤機床和激光掃描器。RapidForm：RapidForm 是韓國 INUS 公司出品的全球四大逆向工程軟件之一，RapidForm 提供了新一代運算模式，可實時將點云數(shù)據(jù)運算出無接縫的多邊形曲面，使它成為 3D Scan 后處理之最

25、佳化的接口。RapidForm 也將使您的工作效率提升，使 3D 掃描設(shè)備的運用范圍擴大，改善掃描品質(zhì)。逆向工程的軟件逆向工程的軟件 我國制造業(yè)進入了一個蓬勃發(fā)展的新時期，我國制造業(yè)進入了一個蓬勃發(fā)展的新時期，這必然對掌握現(xiàn)代制造技術(shù)的技術(shù)人才形成了這必然對掌握現(xiàn)代制造技術(shù)的技術(shù)人才形成了巨大需求，目前國內(nèi)大部分的高校未涉足巨大需求，目前國內(nèi)大部分的高校未涉足“逆逆向工程設(shè)計向工程設(shè)計”專業(yè)，在廣東江蘇等沿海城市，專業(yè)，在廣東江蘇等沿海城市，出現(xiàn)十萬年薪難請出現(xiàn)十萬年薪難請“逆向工程逆向工程”設(shè)計師的現(xiàn)狀。設(shè)計師的現(xiàn)狀。逆向工程應(yīng)用前景逆向工程應(yīng)用前景2022-4-7光柵三維掃描儀操作光柵三維

26、掃描儀操作步驟步驟一、一、軟件安裝軟件安裝二、二、硬件安裝硬件安裝三、三、主顯示分辨率設(shè)置與光柵分辨率設(shè)置主顯示分辨率設(shè)置與光柵分辨率設(shè)置四、校準四、校準五、掃描五、掃描2022-4-7光柵三維掃描儀操作手冊光柵三維掃描儀操作手冊一、一、軟件安裝軟件安裝三維掃描軟件三維掃描軟件FlexScan3D 的安裝采用普通的向?qū)О惭b方式，的安裝采用普通的向?qū)О惭b方式，與其他軟件的安裝方式相同。既可以完全傻瓜化安裝，也與其他軟件的安裝方式相同。既可以完全傻瓜化安裝，也可以采用定制式安裝方式可以采用定制式安裝方式。安安裝完成后，桌面上會自動創(chuàng)建三維掃描軟件圖標，在電裝完成后，桌面上會自動創(chuàng)建三維掃描軟件圖標

27、，在電腦腦USB端口插入軟件狗后，雙擊端口插入軟件狗后，雙擊 FlexScan3D 圖標即可進圖標即可進入掃描軟件界面。入掃描軟件界面。注：軟件狗為無驅(qū)動型，第一次插入電腦USB端口后，會自動識別并安裝驅(qū)動，稍候幾分鐘，系統(tǒng)提示安裝成功即可。2022-4-71。三維掃描儀光柵主機身，與金屬結(jié)構(gòu)件聯(lián)在一起；三維掃描儀光柵主機身，與金屬結(jié)構(gòu)件聯(lián)在一起；2。兩只高精度工業(yè)視覺相機（也可為一只或多只，依據(jù)型兩只高精度工業(yè)視覺相機（也可為一只或多只，依據(jù)型號配置有差異）；號配置有差異）；3。兩只高精度工業(yè)視覺鏡頭（也可為一只或多只，依據(jù)型兩只高精度工業(yè)視覺鏡頭（也可為一只或多只，依據(jù)型號配置有差異）并與

28、工業(yè)相機聯(lián)接在一體；號配置有差異）并與工業(yè)相機聯(lián)接在一體；4。三腳架一套三腳架一套5。5mm/10mm/15mm玻璃標準校準板兩件，并附一次性玻璃標準校準板兩件，并附一次性標準校準紙若干張；標準校準紙若干張；6。FlexScan3D pro專用授權(quán)軟件狗一只；專用授權(quán)軟件狗一只；7。USB 2.0或或3.0工業(yè)線纜兩條；工業(yè)線纜兩條；8。光柵光柵VGA電腦信號線纜一付（電腦信號線纜一付（2m加加3m延長線），電源延長線），電源線纜一付（線纜一付（2m加加3m延長線）。延長線）。二、二、硬件安裝硬件安裝2.1三三維維掃掃描描儀儀包包含含的的組組件件2022-4-7二、二、硬件安裝硬件安裝2022

29、-4-7二、二、硬件安裝硬件安裝2.2三三維維掃掃描描儀儀硬硬件件的的安安裝裝第一步：第一步：三腳架的組裝三腳架的組裝打開隨新機配備的三腳架包裝包，取出三腳架主體一付，三腳滾輪三只，松開對應(yīng)部位的鎖緊螺絲，可以調(diào)整三腳架的各個部位，調(diào)整至適當角度，以方便后面的使用。將光柵主機背面的快裝卡扣，安裝到三角架快裝板上，將工業(yè)相機安裝到支架上。2022-4-7二、二、硬件安裝硬件安裝2.2三三維維掃掃描描儀儀硬硬件件的的安安裝裝安裝完成圖：2022-4-7二、二、硬件安裝硬件安裝2.2三三維維掃掃描描儀儀硬硬件件的的安安裝裝第二步第二步:與電腦聯(lián)接與電腦聯(lián)接確認顯卡接口，聯(lián)接光柵；設(shè)置光柵分辨率通過U

30、SB2.0接口聯(lián)接至工業(yè)相機（嚴禁將工業(yè)相機USB線插接到電腦前面板上。）分配鏡頭電腦顯卡：確保獨立電腦顯卡的信號輸出口至少為兩個，如圖所示。一般顯卡主顯示信號1#為DVI接口（白色寬口），蘭色2# VGA口為光柵信號。1#口 DVI接口2#口 光柵接口第二步：第二步：與電腦的聯(lián)接與電腦的聯(lián)接2022-4-7二、二、硬件安裝硬件安裝2.2三三維維掃掃描描儀儀硬硬件件的的安安裝裝將光柵儀連接到電腦顯卡： 2022-4-72.2三三維維掃掃描描儀儀硬硬件件的的安安裝裝三、三、主顯示分辨率設(shè)置與光柵分辨率設(shè)置主顯示分辨率設(shè)置與光柵分辨率設(shè)置電腦首次連接掃描儀，需設(shè)定顯示器和掃描儀的分辨率，方法如下：

31、1.確認掃描儀連線正確后，在屏幕桌面上點擊鼠標右鍵點擊“屏幕分辨率”，會彈出下圖對話框，點擊“檢測”。2022-4-72.系統(tǒng)會檢測到有兩個顯示器，然后點擊“識別”按鈕。2022-4-73.按照下圖所示，選擇顯示器，設(shè)定“分辨率”為主顯示器最佳分辨率，建議使用19寸以上的寬屏液晶顯示器，分辨率在1440X900以上為好，點選“使它成為我的主顯示器”左側(cè)的方框。2022-4-74.用鼠標左鍵選中顯示器，設(shè)定光柵的最佳分辨率為1024X768，點擊鼠標右鍵“屬性”彈出如圖對話框：點擊“列出所有模式”。2022-4-75.選擇“1024768 真彩色(32位)60赫茲”，點擊“確定”和“應(yīng)用”，完成

32、顯示器和掃描儀光柵機的分辨率設(shè)置。2022-4-7四、校準四、校準光柵式三維掃描儀是一種使用2D成角拍照方式獲得3D空間圖形的工具。由于搬運過程中會出現(xiàn)拆裝情況，使得光柵與工業(yè)相機的固定位置和角度發(fā)生變化，所以在正確使用前，必須做校準工作。校準工作是處理掃描數(shù)據(jù)的基準，只有基準精確了，掃描所得數(shù)據(jù)才會準確。注：這一步是掃描儀正常工作的基礎(chǔ)，非常重要！校準注：這一步是掃描儀正常工作的基礎(chǔ)，非常重要！校準完成后，請勿調(diào)整相機、鏡頭和光柵鏡。如果進行了調(diào)整，完成后，請勿調(diào)整相機、鏡頭和光柵鏡。如果進行了調(diào)整，則需重新校準！則需重新校準！2022-4-71. 1.掃描儀工作的類型掃描儀工作的類型依照不

33、同的校準方式“精?！惫鈻攀饺S掃描儀可以進行不同的工作方式。其中校準方式中有： 單鏡頭掃描（單鏡頭掃描（Single） 雙鏡頭掃描（雙鏡頭掃描（Duo） 多鏡頭陣列式掃描（多鏡頭陣列式掃描（Multi）。）。2022-4-7單鏡頭掃描使用一只工業(yè)相機與一個光柵機一起協(xié)同工作。掃描時通過比對鏡頭拍攝圖像與光柵投射圖像之間的對比關(guān)系，計算測量出掃描儀與目標物之間的距離，從而獲得物體的三維空間位置，形成3D模型。單鏡頭掃描，可以獲得物體的最大有效面積，掃描結(jié)果比較完整。 Single單鏡頭掃描單鏡頭掃描雙鏡頭掃描使用兩只工業(yè)相機與一個光柵機一起協(xié)同工作。校準時兩只鏡頭同時工作，所拍攝的圖像通過軟件比

34、對，計算測量出掃描儀與目標物體之間的距離，從而得出三維物體的空間位置，形成3D模型。這種方式掃描出的結(jié)果精度最高。 Duo雙鏡頭掃描雙鏡頭掃描2022-4-7多鏡頭陣列式掃描，可以使用多組單鏡頭掃描或多級雙鏡頭掃描，或單鏡頭與雙鏡頭組合方式進行掃描，它可以同時使多個掃描裝置協(xié)同工作，在同一物體的不同角度同時進行多角度掃描，提高掃描效率，并具備瞬間抓取物體的多個角度。這種工作方式同具備以上兩方式的工作特點。 Multi多鏡頭陣列式掃描多鏡頭陣列式掃描2022-4-7掃描校準類型對比掃描校準類型對比校準類型鏡頭數(shù)量光柵數(shù)量校準方式優(yōu) 點DUO雙鏡頭21通過一塊校準板，采集兩個圖像，并對比圖像結(jié)果進

35、行最高精度。SINGLE單鏡頭11通過一塊校準板采集光柵投射變化圖像進行最大有效面積。MULTI多鏡頭以上兩種任意組合以上兩種校準方式的組合同時采集同一物體的不同角度，獲得更完整的采集結(jié)果。2022-4-72 2. .校準前的準備工作（以雙鏡頭校準為例）校準前的準備工作（以雙鏡頭校準為例）2.1 2.1 雙擊三維掃描桌面主程序，2.22.2 點擊“Settings”(設(shè)置)欄，修改默認項目路徑和默認校準路徑，默認項目路徑和默認校準路徑的文件名不要修改，如下圖。 ，進入掃描程序界面。2022-4-72.32.3 設(shè)置完成后，退出掃描程序，即可進行下一步工作。注意：掃描軟件不支持中文目錄，請不要設(shè)

36、置在任何含中注意：掃描軟件不支持中文目錄，請不要設(shè)置在任何含中文字符的目錄里，否則掃描儀無法正常工作！文字符的目錄里，否則掃描儀無法正常工作！2.4 2.4 雙擊三維掃描桌面主程序，進入掃描程序界面，點擊校準（Calibration）,進入校準界面。 2022-4-72.5 2.5 點擊新建（New Calibration） 注：注：校校準準項項目目名名稱，稱，必必須須使使用用字字母母或或數(shù)數(shù)字，字，目目前前不不識識別別中中文文2022-4-7掃描儀的左右位置關(guān)系，以操作者站在掃描后部位置，并向鏡頭朝向的方向看去，掃描儀自身的左邊為鏡頭的掃描儀自身的左邊為鏡頭的“左鏡頭左鏡頭”，在鏡頭選擇上為

37、第一，在鏡頭選擇上為第一個鏡頭；個鏡頭；掃描儀自身的右邊為鏡頭的掃描儀自身的右邊為鏡頭的“右鏡頭右鏡頭”，在鏡頭選擇上為第二，在鏡頭選擇上為第二個鏡頭。個鏡頭。2.6 2.6 點擊“確認”后開始選擇鏡頭ID身份，以確保兩只鏡頭的左右分布。2022-4-7說明：工業(yè)相機本身具有唯一的序列號，軟件系統(tǒng)對于相機說明：工業(yè)相機本身具有唯一的序列號，軟件系統(tǒng)對于相機的識別也是通過這個唯一的設(shè)備的識別也是通過這個唯一的設(shè)備ID號進行身份的確認。號進行身份的確認。目前我們使用的工業(yè)相機類型為原裝德國目前我們使用的工業(yè)相機類型為原裝德國UEYE系列，因此系列，因此相機只能選擇它。相機只能選擇它。2022-4-

38、72.7 2.7 依次選定“Camera1”“ Camera2”點擊“OK”2.82.8 在“Projector”欄選擇光柵儀。在“Calibration Board Square Size”( 校正板方格尺寸)下的Size對話框輸入標定板尺寸。點擊右側(cè)齒輪狀按鈕，顯示/隱藏鏡頭圖像如圖所示2022-4-72.92.9 如圖所示，在圖樣“Pattern”欄，調(diào)整投影圖樣成聚焦“Focusing” 2022-4-72.102.10 把校準板放置在掃描儀前方，確定掃描距離。精睿系列三維掃描儀最近距離可調(diào)節(jié)至25cm 。注：掃描距離可根據(jù)被掃描樣品的大小、精細度等來調(diào)注：掃描距離可根據(jù)被掃描樣品的大

39、小、精細度等來調(diào)節(jié)。掃描小而精細度高的模型可以調(diào)近距離。反之，大節(jié)。掃描小而精細度高的模型可以調(diào)近距離。反之，大尺寸模型可適當調(diào)遠距離。尺寸模型可適當調(diào)遠距離。 2022-4-72.112.11 旋轉(zhuǎn)鏡頭焦距調(diào)節(jié)環(huán)，調(diào)節(jié)焦距，使投影到校準板上的光柵至最清晰狀態(tài)。旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)焦距2022-4-72.12 2.12 如圖所示，將鼠標移動到鏡頭顯示圖像的位置，點擊上方的按鈕調(diào)整成直方圖顯示“l(fā)ine”模式。調(diào)節(jié)曝光延時調(diào)節(jié)曝光延時2022-4-7根據(jù)波浪線調(diào)節(jié)相機的光圈，使波浪線基本位于四分之三位置，并趨于平穩(wěn)狀態(tài)。如調(diào)節(jié)相機光圈不能調(diào)節(jié)好曝光度，可調(diào)節(jié)曝光延時。注：兩只相機的曝光延時時間，建議采用注：

40、兩只相機的曝光延時時間，建議采用16.667毫秒或毫秒或33.3333毫秒。毫秒。2022-4-72.132.13 如下圖所示，把曝光曲線改成圖像檢視（放大鏡）圖像模式，將鏡頭焦距調(diào)節(jié)至最清晰狀態(tài)。、2022-4-72.14 2.14 如下圖所示，旋轉(zhuǎn)相機球臺把鏡頭顯示的紅色十字線移動到黑色十字中心位置。2022-4-7點擊自動估算自動估算“Estimate”，估算投影延時。2022-4-73. 3.校準校準3.1 3.1 數(shù)據(jù)采集。將校準板安放在鏡頭前，觀察電腦屏幕上的兩個窗口，能顯示出校正板上的所有方塊時，點擊采集采集“capture image”進行采集數(shù)據(jù)。3.23.2 變換校準板的位

41、置，可以上下、左右、前后移動，多次、多角度進行數(shù)據(jù)采集（建議采集30-40次），以確保更佳校正效果。2022-4-7校準板推薦擺放位置，為其在相機顯示窗口的左上，中上，校準板推薦擺放位置，為其在相機顯示窗口的左上，中上，右上；左中，中中，右中；左下，中下，右下的極限位置，右上；左中，中中，右中；左下，中下，右下的極限位置，以校準板的可視范圍不超出兩個鏡頭圖像為原則。以校準板的可視范圍不超出兩個鏡頭圖像為原則。在下圖九個極限位置分別前、中、后移動校準板，依次進在下圖九個極限位置分別前、中、后移動校準板，依次進行數(shù)據(jù)采集。行數(shù)據(jù)采集。2022-4-73.33.3 采集完成后點擊校正“CALIBRATE”開始校準。校正校正采集采集2022-4-7校準結(jié)果如下圖所示。提示：覆蓋率盡量超過提示：覆蓋率盡量超過75% ，標準點間距越小越好。點擊，標準點間距越小越好。點擊“OK”，校準操作完成。，校準操作完成。圖中，左右黑白圖塊分別表示Camera1 、Camera2左右鏡頭的數(shù)據(jù)采集分布情況，分布越均勻，掃描結(jié)果越好。黑色部分為校準板的方格沒有放置采集的區(qū)域，建議將校準板放置到這個位置，進行補充掃描。下方的黑白分布圖為Z值也就是目標物體距離掃描儀位置的距離范圍，物體的最佳成像狀態(tài)，就在這個范圍內(nèi)；出了